应力双折射又称光弹性效应。透明的各向同性的介质在压力或张力的作用下，折射率特性会发生改变，从而显示出光学上的各向异性。若介质本来就是各向异性晶体，则外力作用会使它产生一个附加的双折射。塞贝克在1813年和布儒斯特在1816年最早研究这一现象。对物体施以压力或张力，它就显示出负单轴晶体或正单轴晶体的特性，有效光轴在应力方向上，并且所引起的双折射与应力成正比。若应力在晶体上是不均匀的，在各处的双折射就不一致，使通过它的光波上不同点产生不同的位相差。利用应力双折射效应，可以检验光学材料的内应力，观察各种力学结构的应力分布。光学材料在机械应力作用下，由于光弹性效应会发生应力双折射。光线穿过双折射材料时，就会经历两次折射或者双折射(birefringence)。这个现象可以通过图所示的玻璃板在承受单向应力时的例子来说明。外加应力在板平面内和应力平行、垂直的两个方向上都修改了玻璃的折射率。如果在外部机械载荷影响下，透镜元件内的应力变化分布呈现广义三向应力状态，那么光学属性就变得各向异性和不均匀，由此就会使光学系统产生波前差或偏振误差。