Chiết suất trong một số môi trường có thể phụ thuộc vào hướng phân cực và phương chiếu của ánh sáng hay bức xạ điện từ nói chung. Môn quang học tinh thể nghiên cứu các hiện tượng này. Để mô tả sự phụ thuộc theo hướng một cách tổng quát, khái niệm chiết suất được thay bằng hằng số lưỡng cực điện, một tensơ hạng 2 (ma trận có kích thước 3 nhân 3), có giá trị trùng với chiết suất theo các phương chính trong tinh thể.

Trong các vật liệu quang từ hay vật liệu quang hoạt, các phương chính trong tinh thể được biểu diễn bằng số phức (tương ứng với phân cực elíp), và hằng số lưỡng cực điện là Hermitian phức nếu bỏ qua hấp thụ. Các vật liệu này không tuân theo đối xứng nghịch đảo thời gian và có thể dùng để xây dựng chất cách điện Faraday.