Vannak olyan anyagok is, amelyek egy másfajta különleges tulajdonsággal rendelkeznek: eltérő a törésmutatójuk a jobbra, ill. balra cirkulárisan poláros fényre nézve. Ezt a jelenséget nevezzük cirkuláris kettőstörésnek.
Mint láttuk, bármely lineárisan poláros fény felbontható egy jobbra és egy balra cirkulárisan poláros fény összegére. Ebből következik, hogy ha egy lineárisan poláros fényt cirkuláris kettőstörést mutató közegen engedünk át, akkor a fény jellemzői megváltoznak, hiszen a közegben eltérő mértékben lassul le a két cirkuláris komponens.
Az alábbi animáció azt mutatja, mi történik, ha egy síkban (függőleges síkban) poláros hullámot (ezt az ábrán világoskék szín jelöli) áteresztünk egy olyan közegen, amely a hullám egyik irányba cirkulárisan poláros összetevőjét egyáltalán nem lassítja le, azaz törésmutatója erre a komponensre nézve 1 (ez az ábrán a piros színnel jelzett cirkuláris hullám), a másik irányba cirkulárisan poláros összetevőjét viszont némileg lelassítja (ez az ábrán a zöld színnel jelzett cirkuláris hullám). Az utóbbi komponensre nézve a közeg törésmutatója n=1,05.
Itt is elhelyeztünk egy-egy metszősíkot az anyagminta előtt és után, és a síkoknak a fénysugárral alkotott metszéspontjában berajzoltuk az egyes hullámokhoz tartozó térerősségvektorokat. Az alábbi képen a két metszősík szembőlnézeti képét látjuk, bal oldalon az anyagminta előtti, jobb oldalon az anyagminta utáni képet:
Mint látjuk, a kijövő hullám továbbra is síkban poláros, polarizációjának síkja azonban már nem függőleges, hanem ahhoz képest elfordult, méghozzá 36 fokkal.
Mi ennek az oka? A pirossal jelzett komponens változás nélkül halad át a közegen, a zölddel jelzett komponens pedig lelassul, hullámhossza a közegben csökken. Ez a lelassulás, hullámhosszcsökkenés sajnos szemmel alig látható az ábrán, hiszen az 1,05-ös törésmutató elég közel van 1-hez (nagyobb törésmutatót azért nem alkalmaztunk itt, mert akkor az összeghullám viselkedése a közegben nem lenne kellően szemléletes). Ez a törésmutató azonban elég ahhoz, hogy a zöld színnel jelzett hullám ne 4 periódust, hanem 4,2 periódust tegyen meg a közegben, így térerősségvektora 72 fokkal előrébb tartson a körözésben, mintha nem lenne ott a közeg.
És mi történik a két cirkuláris komponens összegével? A közeg előtt a komponensek térerősségvektorai mindig a függőlegesen felfelé, ill. lefelé álló helyzetben fedték egymást. A közeg után viszont amikor a piros komponens pontosan fölfelé áll, akkor a zölddel jelölt komponens a függőleges iránnyal 72 fokos szöget zár be. Összegük tehát a függőlegeshez képest 36 fokkal lesz elferdült. A két cirkuláris komponens összege tehát olyan, síkban polarizált hullám lesz, amelynek polarizációs síkja az eredeti polarizációs irányhoz képest 36 fokkal elfordult.
A valóságos anyagoknál természetesen nemigen fordul elő, hogy valamelyik cirkulárisan poláros komponensre nézve 1 az anyag törésmutatója. Rendszerint mindkét komponensre 1-nél nagyobb a törésmutató, de nem egyenlőek. Az ábrán csak az egyszerűség kedvéért tüntettünk fel olyan helyzetet, amikor az egyik komponenst egyáltalán nem lassítja le az anyag.
Az, hogy a síkban poláros fény polarizációs síkja mennyivel fordul el válik a közegen való áthaladás után, a két cirkuláris komponensre vonatkozó törésmutató különbségétől (és természetesen az anyagban megtett út hosszától) függ. Ha a törésmutató-különbség elég nagy, és az anyagminta vastagsága is kellően nagy, akkor a polarizáció síkja többször is körbefordulhat az anyagon való áthaladás során.
Jegyezzük tehát meg: a cirkuláris kettőstörés a síkban poláros fény polarizációs síkját elfordítja.
Azokat az anyagokat, amelyek a rajtuk átbocsátott fény polarizációs síkját elforgatják (optikai rotáció), vagy a síkban poláros fényt elliptikussá teszik, optikailag aktív anyagoknak nevezzük. Mint látjuk, az optikai aktivitás hátterében a cirkuláris kettőstörés, ill. a cirkuláris dikroizmus áll.
Megjegyzés: A "kettőstörés" szó kétféle törést jelent. Ha nem áll előtte a "cirkuláris" jelző, akkor olyan anyagokra (kristályokra) vonatkozik, amelyek törésmutatója attól függ, hogy milyen irányból érkezik a rajtuk áthaladó fénysugár. Az ilyen, kettőstörő kristályoknak számos érdekes tulajdonságuk van, melyekre itt nem térünk ki.