gdzie: – natężenie pola elektrycznego, – przenikalność elektryczna próżni, – polaryzacja elektryczna materiału.
Jeśli polaryzacja jest liniową funkcją natężenia, co zachodzi dla większości materiałów, przy niezbyt dużych natężeniach pola elektrycznego, to zachodzi:
gdzie: – przenikalność elektryczna materiału, – podatność elektryczna.
Wówczas:
Dla liniowych i izotropowych substancji przenikalność elektryczna jest stałą.
W ośrodkach nieliniowych przenikalność elektryczna zależy od natężenia pola elektrycznego, może także zależeć od wcześniejszych wartości natężenia pola elektrycznego (histereza), takie własności wykazują ferroelektryki.
W ośrodkach anizotropowych wektory natężenia i indukcji pola elektrycznego mogą nie być równoległe, przenikalność elektryczna nie jest wówczas stałą, lecz tensorem. Oznacza to, że w ośrodku takim przenikalność ma różne wartości w różnych kierunkach. To pociąga za sobą różnicę w prędkości rozchodzenia się światła (patrz związek powyżej) – a zatem i współczynnika załamania – zależnie od kierunku polaryzacji światła. Zjawisko to nazywa się podwójnym załamaniem albo dwójłomnością.