El eje óptico de un cristal es una dirección preferida en un cristal . Muy a menudo, este término se usa en relación con la birrefringencia . Debido a las peculiaridades de la estructura interna del cristal (la estructura específica de la red cristalina, la forma de los átomos o moléculas de sus constituyentes), la luz se propaga a lo largo del eje óptico de manera diferente que en otras direcciones. Entonces, si la luz se propaga a lo largo del eje óptico de un cristal uniaxial (por ejemplo, calcita , cuarzo ), entonces no sucederá nada inusual. Sin embargo, si el haz de luz no es paralelo al eje óptico, entonces, al atravesar el cristal, se dividirá en dos: ordinaria y extraordinaria, que estarán mutuamente polarizadas perpendicularmente.
El índice de refracción de un rayo ordinario es constante para cualquier dirección del cristal, mientras que el de un rayo extraordinario es variable y depende de la dirección. En un cristal uniaxial para una dirección paralela al eje óptico, sus índices de refracción son iguales.