普通光中各種波長的光在垂直于前進方向的各個平面內振動，振動平面和光波前進方向構成的平面叫振動面。光的振動面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光，簡稱偏振光（polarized light）。
當平面偏振光通過盛有旋光性化合物的旋光管后，偏振面就會被旋轉(向右或向左)一個角度，這時偏振光就不能通行無阻的穿過與起偏鏡棱軸相平行的檢偏鏡。只有檢偏鏡也旋轉(向右或向左)相同的角度
，旋轉了的平面偏振光才能完全通過。觀察檢偏鏡上攜帶的刻度盤所旋轉的角度
，即為該旋光性物質的旋光度。偏振面被旋光性物質所旋轉的角度叫旋光度。用表示。
樣品管的長度、溶劑的種類、溶液的濃度、溫度及所用光的波長等因素對特定物質的旋光度的數值都有影響。為了使其旋光度成為特征物理常數，通常用1dm長的旋光管，待測物質的濃度為1g/ml，用波長為589nm的鈉光(D線)條件下，所測得的旋光度，稱為比旋光度。
上式中，
t: 測定時的溫度(℃)
D: 鈉光D-線波長589nm
α: 實驗觀察的旋光值(°)
l: 旋光管的長度(dm)
C: 溶液濃度(g/ml),
(純液體用密度g/cm3)
一對對映異構體是一對在空間上不能重疊的鏡像異構體，即手性分子。
一對對映體的等量混合物稱為外消旋體(racemic mixture 或 racemate)。通常用(±) 或 dl 表示。外消旋體是混合物。
一對對映體具有相同的熔點、沸點、密度、pKa, 兩者的比旋光度大小相等，方向相反。外消旋體的物理性質與單一對映體有些不同，它不具有旋光性，熔點、密度和溶解度等常有差異。但沸點、 pKa與純對映體相同。
彼此不成鏡像關系的立體異構體互為非對映異構體。非對映體具有不同的物理性質。如沸點、溶解度、旋光性等都不相同。
兩個含有多個手性碳原子的手性化合物，如果它們除一個手性碳原子的構型不同，其他結構完全相同，則它們彼此為差向異構體。差向異構體是一種非對映異構體。
部分有機分子雖然有手性中心,，但由于手性中心的數量及連接方式不同，作為分子整體來說是非手性的，這樣的物質為內消旋化合物。
內消旋化合物是純凈物，不具有旋光性。