빛에 대해 이방성(異方性)을 띠는 물질에 빛을 투과시킬 때 두 개의 굴절광이 나타나는 현상. 흰 종이에 붉은 점을 하나 찍고 그 위에 방해석(方解石)의 단결정을 놓은 다음 위에서 내려다 보면 붉은점이 두 개로 보이는 현상이 복굴절이다.

하나는 원래 지면에 그려진 위치를 그대로 비추지만 다른 한 점은 약간 벗어난 위치에서 보인다.

방해석 단결정을 종이 위에 놓인 그대로 회전시키면 지면의 점과 일치하는 위치에 있는 붉은 점은 그대로 있고, 이 점을 중심으로 하여 다른 하나의 붉은 점은 원주를 그리며 이동한다.

방해석을 1회 회전시키면 본래 놓였던 상태가 된다.

원주를 그리는 점은 지면 위의 붉은 점에서 나온 광선이 방해석 속에서 이상굴절을 일으켜 윗방향으로 나왔기 때문에 생긴 것이다.

이와 같은 광선을 이상광선이라 한다.

이에 대해 본래의 점과 일치하도록 진행된 광선을 정상광선이라고 한다.

방해석의 복굴절 현상은 1669년 덴마크의 E. 바르툴리누스가 처음 발견했다.

이를 계기로 빛의 본질에 대한 연구가 눈에 띄게 발전했다.

파리의 학사원에서도 복굴절을 수학적으로 설명한 논문에 상금을 걸고 공모했다.

복굴절의 연구는 훗날 A. J. 프레넬, D. F. 아라고에 의한 편광의 발견, 빛의 횡파설(橫波說)로 이어졌다.

편광으로 인해 굴절률이 다른 점을 이용해서 하나의 편광만을 뽑도록 만든 니콜프리픔 같은 편광자는 복굴절을 응용한 예이다.