原理许多物质具有旋旋光性(又称光学活性),如含有手征性碳原子的有机化合物.当平面偏振光通过这些物质(液体或溶液)时,偏振光的振动平面向左或向右旋转,这种现象称为旋光.偏振光旋转的角度称为旋光度,旋转的方向与时针转动方向相同时称为右旋,以“+”号表示；如与之相反,则称为左旋,以“-”号表示.这些旋光性质为化合物的特性,可以用于鉴别和定量测定.为便于比较,通常将旋光度换算成比旋光度(又称旋光率),其定义为在一定温度下,一定波长的偏振光透过每毫升中含有1克旋旋光性物质的溶液1分米长时所旋转的角度,通常表示为：

　　式中[]为比旋光度,为温度,为测量用的波长(如用钠光的黄线,则用D表示),为测得的旋光度,为测量管长度(分米数),为液体的相对密度,为每100毫升溶液中含有的溶质克数.

　　有时也用摩尔旋光度[]表示,其定义为：

　　式中为旋光物质的分子量.

　　仪器测定旋光的仪器称为旋光计,它由单色光源、偏光镜、测量管、分析镜和检测装置所组成.由光源发出的单色光经过偏光镜(常用尼科尔棱镜)产生面偏振光,然后通过测量管,照到分析镜上.分析镜为另一偏光镜,可在轴心方向转动.当测量管内不含样品时,通过分析镜的光强度由偏光镜与分析镜偏振面的交角而定.交角为零度时则全部通过,而当二者成90°角时,则无光线通过,在分析镜上的检测装置视野中将为全暗.此时,如果在测量管中装上光学活性物质的溶液时,由于偏振光被旋转,从测量管透过的光与分析镜偏振面的交角不再为90°,因此有部分光线通过,在检测器视野中将看到光亮.将分析镜旋转,又可使视野中变为全暗,此时偏振光与分析镜的偏振面又为直角相交.分析镜旋转的角度可由刻度盘上读出,此读数即样品的旋光度.为了便于观察,仪器中常装有半荫器,将视野分为两个半圆,测量时将分析镜调节至两个半圆内的光亮度相等时作为终点.新式的仪器则使用光电管或其它装置,将光强度转为电信号后测量,或自动显示出旋光度读数,消除了人为的误差,提高了准确度.

　　影响比旋光度的因素浓度大多数光学活性物质的比旋光度都或多或少地受浓度的影响,二者的关系通常可符合下列三种关系式(毕奥方程)中的一种：

　　式中、、为常数,为溶液中溶剂的百分数.可见其关系可为线性或非线性,可增加也可减少,随物质而异.

　　溶剂溶剂对比旋光度的影响差别很大,和溶剂分子与溶质分子之间的作用有关.因此在报导比旋光度时,均需注明所用的溶剂和浓度,如“＝1,CHCl”表明系在氯仿中配成1％浓度的溶液进行测量的.

　　温度温度与比旋光度通常有下列关系：

　　或

　　式中为温度系数,随旋光物质而不同,变化也很大.故进行测量时应保持在恒定温度并标明之.

　　波长比旋光度与波长的关系用德鲁德方程表示：

　　式中为测量用波长,、、和、、等均为常数.在简单的旋光色散情况下,上式变为：

　　所以测量时必须固定波长,常用钠光谱的D线(589.3纳米),有时也用汞的绿线(546.1纳米).以比旋光度或旋光度对波长作图,称为旋光谱,英文缩写为ORD.

　　应用旋光法可用于各种光学活性物质的定量测定或纯度检验.将样品在指定的溶剂中配成一定浓度的溶液,由测得的旋光度算出比旋光度,与标准比较,或以不同浓度溶液制出标准曲线,求出含量.在旋光计的基础上还发展了一种糖量计,专门用于测量蔗糖含量.用白光为光源,以石英楔抵消蔗糖溶液对不同波长光的色散,并将石英楔校正,标以蔗糖的百分含量,即可直接测出浓度,简便迅速,常用于制糖工业.