由於寶石的密度比空氣高，所以當光線進入寶石時，光速會減緩並改變前進方向而產生折射現象。光在空氣中的速度與在某一透明物體內之速度的比值，稱之為折射率。寶石礦物的折射率可分為單折射與雙折射兩種。等軸晶系的寶石為一均向性（Isotropic）晶體，由於光線在晶體內任何方向的前進速度都相同，所以這類寶石只有一個折射率值，稱為單折射（Single refraction）；其它五大晶系的寶石為非均向性（Anisotropic）晶體，光線在晶體內的前進速度會隨不同方向而異，因此，正方和六方晶系寶石有二個折射率值；斜方、單斜和三斜晶系的寶石有三個折射率值。但不論二個或三個折射率，統稱為雙折射（Double refraction），而彼此間的折射率差，稱之為雙折射率差（Birefringence）。除了祖母綠的折射率因產地不同而有較大變化外，一般寶石都有相當固定的折射率。因此，確定寶石是單折射或是雙折射，以及折射率的大小，乃是鑑定寶石相當重要的一項基本資料，而折射儀（Refractometer）是被用來量測寶石折射率的一種簡單光學儀器。