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他装置，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。
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