Zjawisko to odpowiada za polaryzację błękitu nieba i białego halo dookoła słońca i księżyca (wraz z odbiciem promieni światła od powierzchni kryształków lodu).
Analizując polaryzację światła rozproszonego, można określić kąt rozproszenia, czyli określić kierunek padania światła na medium rozpraszające, co jest wykorzystywane w astronomii.
Dwójłomność thumb|250px|Pryzmat Nicola – polaryzator wykorzystujący dwójłomność
Niektóre kryształy wykazują anizotropię stałej dielektrycznej, co powoduje, że prędkość rozchodzenia się światła, a więc i współczynnik załamania zależy od kierunku. W takim krysztale podczas załamania promień wchodzący do kryształu rozdziela się na dwa o prostopadłych polaryzacjach liniowych. Zjawisko to, wykorzystuje się do otrzymywania wiązki światła spolaryzowanego w pryzmacie Nicola.
W każdym krysztale dwójłomnym istnieje kierunek, w którym biegnące światło nie rozdziela się na dwa promienie, ale jego spolaryzowane składowe poruszają się z różnymi prędkościami.