Khi ánh sáng chiếu vào một đá quý đẳng hướng, nó chỉ bị khúc xạ (bẻ gãy) theo một góc nào đó tùy thuộc vào giá trị chiết suất của hai môi trường mà không bị tách thành hai tia. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ đơn.

Nhưng khi ánh sáng chiếu vào đá quý dị hướng quang học (trong trường hợp theo một góc khác 90° với mặt tiếp xúc), nó sẽ bị tách thành hai tia và khúc xạ (bẻ gãy) theo các góc khác nhau. Vì hai tia có góc khúc xạ khác nhau nên giá trị chiết suất theo hai phương đó cũng khác nhau (nghĩa là ánh sáng truyền theo hai phương với tốc độ không như nhau). Đồng thời theo hai tia, khi đi vào viên đá, ánh sáng lại bị biến thành ánh sáng phân cực, trong đó phương phân cực của tia này sẽ vuông góc với phương phân cực của tia kia. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ kép (khác với hiện tượng khúc xạ đơn trong đá quý đẳng hướng).

Như vậy, đá quý đẳng hướng quang học là đá quý khúc xạ đơn và đá quý dị hướng là đá quý khúc xạ kép. Trong đá quý khúc xạ kép, giữa hai tia khúc xạ r₁ và r₂ tạo ra một góc nhất định, đồng thời chiết suất theo hai tia cũng có giá trị khác nhau, ký hiệu là n₁ và n₂. Hiệu số giữa hai giá trị chiết suất được gọi là giá trị lưỡng chiết suất, thường được ký hiệu là Δ_n:

Δ_n = [n_{1 –} n₂]

Theo các phương khác nhau trong tinh thể, các giá trị chiết suất n₁ và n₂ , giá trị lưỡng chiết Δ_n và góc giữa hai tia cũng thay đổi. Để miêu tả sự thay đổi đó người ta dùng một khái niệm là quang suất thể (mặt quang suất).

Quang suất thể là một hình hình học tưởng tượng trong tinh thể được dựng theo giá trị chiết suất đo được theo mọi phương trong tinh thể. Quang suất thể của đá quý đẳng hướng quang học có dạng một hình cầu, còn quang suất thể của đá quý dị hướng nhìn chung có dạng một hình elipsoit.