La velocità con cui un fronte d'onda piano monocromatico si propaga lungo la sua direzione normale è chiamata velocità di fase dell'onda. La velocità con cui viaggia l'energia dell'onda luminosa è chiamata velocità del raggio. La direzione in cui viaggia la luce osservata dall'occhio umano è la direzione in cui viaggia la luce.

Per un cristallo singolo non magnetico, la velocità di fase dell'onda luminosa planare è perpendicolare alla direzione dello spostamento elettrico D e intensità del campo magnetico H, mentre la direzione di propagazione dell'energia dell'onda luminosa è perpendicolare a H e intensità del campo elettrico E. La costante dielettrica dei mezzi ottici anisotropi è un tensore del secondo ordine.D e E sono generalmente non paralleli, quindi la direzione della velocità di fase v e la velocità lineare v_r sono generalmente non coerenti. L'angolo incluso α tra di loro è chiamato il discreto angle, che è una funzione della direzione della velocità di fase (o velocità del raggio) e della direzione di D (o E) (come mostrato nella figura sottostante). La velocità di fase e la velocità lineare generalmente non sono uguali e la relazione tra loro èv=v_rcosα.

Il rapporto tra la velocità con cui la luce viaggia nel vuoto (c) alla sua velocità di fase v in una data direzione in un mezzo ottico anisotropo è chiamato indice di rifrazione per quella direzione. Allo stesso modo, il rapporto dic alla velocità del raggio in una certa direzione n_r=c/v_r è detto indice di rifrazione del raggio in quella direzione.

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