当旋光仪平面偏振光通过具有旋光性的物质时，偏振光的振动面将旋转某一角度，这个角度被称为旋光度。其方向和大小与该分子的立体结构有关，对于溶液来说，旋光度还与其浓度有关，面向光源，使偏振光的振动面顺时针旋转的物质称右旋物质，反之则称左旋物质。通过对某些分子的旋光性的研究，可以了解其立体结构等许多重要规律。
旋光仪基本原理
一、平面偏振光的产生
一般光源辐射的光，其光波在垂直于传播方向的一切方向上振动（圆偏振），这种光称为自然光，当一束非偏振的自然光通过各向异性的晶体时，产生两束互相垂直的平面偏振光。由于这两束平面偏振光的折光率不同，其临界遮光角也不同，利用这个差别可以将两束光分开，从而获得单一的平面偏振光。
尼科尔棱镜就是根据这一原理而设计的。它是将方解石晶体沿一定对角面剖开再用加拿大树胶粘合而成。当非偏振光以一定的入射角投射到尼科尔棱镜时就分成两束互相垂直的平面偏振光，由于折光率不同，当这两束光到达方解石与加拿大树胶的界面时，其中折光率较大的一束在第一块直角棱镜与树胶的交界上全反射后被棱镜框子上涂黑的表面所吸收。而另一束则可通过树胶及第二棱镜面射出，从而在尼科尔棱镜的出射方向上获得单一的平面偏振光。所以，尼科尔棱镜称为起偏镜，用它来产生偏振光。
二、平面偏振光角度的测量
偏振光振动平面在空间轴向角度位置的测量也是借助于一块尼科尔棱镜，即在一个尼科尔棱镜后另置一尼科尔棱镜，后者称为检偏镜，它与刻度盘等机械零件组成一个可同轴转动的系统。
由于尼科尔棱镜只允许按某一方向振动的平面偏振光通过，所以当两棱镜光轴的轴向角度一致时，由第一尼科尔棱镜射向第二尼科尔棱镜的偏振光全能通过，当两棱镜光轴的轴向角度互相垂直时，由第一尼科尔棱镜射达第二尼科尔棱镜的偏振光完全不能通过，当两棱镜光轴的轴向角度的夹角介于0-90°之间，检偏镜的偏振光将发生衰减。
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