mały|„Podwójny” obraz widziany przez dwójłomny kryształ kalcytu mały|Zjawisko fluorescencji oraz dwójłomności w krysztale kalcytu, oświetlonego niebieskim laserem o długości fali 445 nm
Dwójłomność – zdolność ośrodków optycznych do podwójnego załamywania światła (rozdwojenia promienia świetlnego). Substancje, dla których zjawisko zachodzi, nazywamy substancjami dwójłomnymi.
Zjawisko dwójłomności odkrył w 1669 roku Rasmus Bartholin, a wyjaśnił Augustin J. Fresnel w pierwszej połowie XIX wieku. Dwójłomność wykazuje wiele substancji krystalicznych, niemal wszystkie ciekłe kryształy (poza tzw. fazą błękitną (ang. blue phase)). Przykładami substancji dwójłomnych mogą być kryształy rutylu i kalcytu.
Miarą dwójłomności jest różnica między współczynnikiem załamania promienia nadzwyczajnego a współczynnikiem załamania promienia zwyczajnego