当从特定方向透过冰岛的透明方解石看一个物体时，物体会显示出两个像.1669年，哥本哈根大学的丹麦数学家Bartholin不但看到了双图像的现象，还做了一些实验并写了60页的论文集.这就是最早的光的偏振效应的科学描述.（bartholin因为对Iceland spar的研究，被选为哥本哈根大学教授.）
根据Bartholin的研究，经过冰岛方解石（Iceland spar）双折射产生的两束光线不一样.其中一束光线遵从斯涅尔折射定律（也就是光的折射定律），称之为寻常折射光线（ordinary Ray），它的折射率是1.654.另一条折射的光线却不满足折射定律.它的折射率不是常数，而是在1.654到1.483之间变化，而且入射光线与折射光线并不总是在一个平面内，因此称之为非寻常折射光线（extraordinary ray）.寻常折射光线的强度是最大的（最亮）.将一块冰岛方解石放在一点墨水上时，透过方解石会看到两个墨点，其中最明亮（the most refracted ray）的点看起来更浅（折射率最大）.旋转方解石时，另外一个墨点将绕着最亮的点转动，而最亮的点保持不动.
Bartholin的发现抵达伦敦的皇家学会，并在欧洲和自然科学家之间广泛讨论，很多人希望得到Iceland spar，当时Iceland是丹麦的一部分， 欧洲人只能通过丹麦人，比如bartholin讨要Iceland spar，其中就包括惠更斯、牛顿等人.Bartholin在leiden期间与惠更斯相识，并送他及其其他学者一些Iceland spar.
Bartholin送他Iceland spar后，惠更斯花了一年时间做实验.他发现，把第二块晶体放在第一块上面后，并不能通过双折射将第一块晶体得到的两个图样变成4个.实际上，当旋转第二块晶体时，他可以让通过第一块得到的两个图像之中的任意一个消失.
惠更斯在纸上滴一点黑色墨迹，放上一块Iceland spar，此时因为双折射出现两个点的图像，此时在第一块Iceland spar 上再放置一块与第一块平行的Iceland spar，并不会产生4个点的图像，当旋转上面的一块Iceland spar 90°时，图像会出明暗变化，如图所示
惠更斯用圆形波的椭圆形次波解释双折射现象，但是不太完美，因此没有被大众接受；牛顿认为光线由微粒组成，并且微粒像磁体一样有端，认为晶体分开了这些端sides（晶体为例与这些端有相互作用力，使端具有方向性，第一个偏振片使某个方向排列的粒子通过，第二个偏振片的角度与第一个偏振片不平行则完全无法通过光粒子，然而实验事实是，光线有通过，只是亮度变暗.这就是微粒说只能部分解释偏振光.），牛顿不能证明这种说法，但是由于他的威望，他的说法在接下来的100年里被普遍接受了.在接下来的100年里，微粒说和惠更斯的波动说都只能部分地正确解释双折射现象，直到托马斯杨杨通过一系列实验证实了光的类似波的特性，当然这些实验与Iceland spar无关.
He proved that Huygens wave theory could not really explain the double refraction of Icelandic spar. Instead, he claimed, birefringence occurred because light particles had two sides, and the crystal separated those sides. Newton couldn’t prove this, of course, but his reputation being what it was people generally accepted it for the next 100 years or so.
1808年，法国工程师马吕斯Étienne-Louis Malus获得一个意外发现.一天他在巴黎的公寓里把玩一个冰岛晶石Iceland spar，这种水晶石具有双折射特性，透过它看任何物体都会呈现两个图像.马吕斯透过这块水晶石凝视街对面的一扇窗户玻璃反射过来的太阳的图像，奇怪的是，这块水晶石只显示出一个太阳的图像，而不是马吕斯所期望看到的两个图像.当光线从一个表面反射出来时，很显然某些光线被过滤掉了，或者说被极化了，将光看做横波可以比其他理论很好地解释这个现象.
An accidental discovery in 1808 also provided more evidence for the wave theory. Étienne-Louis Malus,a French engineer, was in his Paris apartment one day toying with a piece of Iceland spar,a crystal known for its property of double refraction; anything viewed through it appeared as two images. Malus was peering through the crystal at an image of the sun that had been reflected from a window across the street. Strangely,the crystal displayed only one image, not the two that Malus was expecting to see. When light reflected off a surface,apparently some of the light was filtered,or polarized. As it turned out,the theory of light as transverse waves explained this phenomenon better than any other theory.
当马吕斯旋转Iceland spar时，看到两个图像交替地明暗变化，但是其中任何一个图像都没有完全消失，因为从窗户反射回来的光不是完全polarized的.这个变化类似于惠更斯通过重叠两块Iceland spar而旋转上面一块时得到的效果一致. 当晚在睡觉前，马吕斯直接透过Iceland spar看烛光，但是烛光依然有两个图像而且旋转Iceland spar并不会出现明暗交替的情形.当他透过Iceland spar看通过水面或玻璃面反射的光线时，只看到一个像（这决定于怎么旋转Iceland spar的方位，其实不完全只有一个图像，因为不是完全极化的.）当马吕斯旋转Iceland spar使其主截面平行于光线的反射面时，只有ordinary ray被反射.
这个发现对马吕斯来说非常重要，尽管法国科学院设立了一个到1810年到期的“用数学理论和实验求证双折射现象”的物理竞赛奖，但是马吕斯并没有等到竞赛结束的1810年，而是在1808年就联系法国科学院，详述自己的发现，并在接下来的几个月里发表了.马吕斯创造了一个词polarized来描述光的这个特性，但是没有解释成因.
马吕斯还发现，使Iceland spar 折射出的光线被水面反射，当反射角小于52°45′且Iceland spar的主截面平行于反射面时，ordinary ray 被完全折射；当主截面垂直于反射面时，extraordinary ray被完全折射.通过其他与Iceland spar类似的透明物质表面反射的光都具有类似的性质.他把这一现象称为polarization.马吕斯在1811年赢得了法国科学院设立的奖，但是由于之前参加拿破仑领导的入侵埃及的战争而导致健康恶化，于1812年去世.
马吕斯认为光微粒有类似磁体的两个极性端，当光透过具有双折射的物质后，这些具有极性的微粒会有序排列，称这种有序排列的微粒为polarized light（Wehner R,1983）.
从玻璃或其他透明物质反射的光要成为complete polarization的光，需要有不同的入射角，入射角对不同的物质不同.马吕斯尝试去找到使反射光完全极化的入射角与折射率的关系，他只找到了水的情况，当从水面反射出来的光线的反射角是52°45′时，反射光线完全被极化了，由于当时玻璃品质不良，使得玻璃表面和内部折射率不一致，所以没有得到玻璃的极化角与折射率的正确关系.1815年，David Brewster使用高品质玻璃得到了玻璃的极化角与玻璃折射率的关系，也就是Brewster’s law.
马吕斯还指出，反射光的极化（polarization）是不完全的，也就是说，透过Iceland spar的旋转而观察到的反射光的极化现象与惠更斯通过两片Iceland spar看到的不太一致.
He had noted that the polarization of reflected light is,in general,incomplete,that is, the reflected rays display only imperfectly the properties of light which has undergoes double refraction.