当有机化合物分子中含有不对称碳原子时，就表现出具有旋光性。例如糖、葡萄糖、薄荷脑等数万种物质都具有旋光性，可叫做旋光性物质。

       旋光性物质的旋光特性，可通过比旋光度来测定。比旋光度和物质的熔点、沸点等物理常数一样，可作为旋光性物质的一个特性常数，因此，通过比旋光度的测定，可以鉴别旋光性物质的纯度。

       通常，自然光是在垂直于光线进行方向的平面内，沿各个方向振动，如图16－20（1）所示。当自然光射入某种品体（如冰晶石）制成的偏振片或人造偏振片（聚碘乙烯醇博膜）时，透出的光线只有一个振动方向，称为偏振光，如图16－20（2）所示。当偏振光经过旋光性物质时，其偏振光平面可被旋转，产生旋光现象，如图16－20（3）所示。此时偏振光平面旋转的角度称为旋光度。在一定温度（通常用t表示，可为20℃或25℃）一定波长光线（黄色钠光，可用D表示，波长λ为589．3nm）下，偏振光透过每毫升含1克旋光物质，其厚度为1分米（10厘米）溶液时的旋光度，叫做比旋光度（或称旋光率、旋光系数）。可按下式计算：

〔a〕Dt＝a·100/（l·c）

式中〔a〕Dt为温度t时，在黄色钠光波长下测定的比旋光度。a为在旋光仪上测得的旋光度，旋光方向可用＋或R表示右旋（顺时针方向旋转），用－或L表示左旋（逆时针方向旋转）。c为溶液的浓度（克／100毫升），式中l表示偏振光所经过的液层厚度（分米）。应当指出，旋光性物质在不同溶剂中制成的溶液，其旋光度和旋光方向是不同的。

       对于纯液体的比旋光度，可用下式计算：

〔a〕Dt＝a/（l·d）

式中d为纯液体在温度t时的密度（克／毫升），其它符号含义同上式。

       1．仪器

       国产WXG－4型旋光仪外形图如图16－21所示。其光路图如图16－22所示。由光源1发出的光，经聚光镜2、滤色镜3、起偏器4变为平面偏振光再经半荫片5呈现三分视场。当通过含有旋光活性物质的旋光测定管6时，偏振面发生旋转，光线经检偏器7，物镜、目镜组8，通过聚焦手轮9可清晰看到三分视场，再通过转动测量手轮12使三分视场明暗程度一致。此时就可从放大镜10读出读数度盘游标11上的旋转角度——旋光度。

       光路图中起偏器和检偏器的作用如图16－23所示。起偏器（Ⅰ）和检偏器（Ⅱ）为两个偏振片。当钠光射入起偏器，再射出的为偏振光，此偏振光又射入检偏器。如果这两个偏振片的方向相互平行，则偏振光可不受阻碍地通过检偏器，观测者在检偏器后可看到明亮的光线（如图16－23（1）所示）。当慢慢转动检偏器，观测者可看到光线逐渐变暗，当旋至90°，即两个偏振片的方向互为垂直时，则偏振光完全被检偏器阻挡，视野呈现全黑（如图16－23（2）所示）。

       如果在测量光路中先不放入装有旋光物质的旋光测定管和半荫片，此时转动检偏器使其与起偏器振动方向互相垂直，则偏振光不通过检偏器，在目镜看不到光亮，视野全黑。此时读数度盘应指示为零，即为仪器的零点。然后将装有旋光性物质的旋光测定管装入光路中，由于偏振光被旋光性物质旋转了一个角度，使光线部分地通过检偏器，目镜又呈现光亮。此时再旋转检偏器，使检偏器的振动方向与透过旋光性物质以后的偏振光方向相互垂直，则目镜视野再次呈现全黑。此时检偏器在读数度盘上旋转过的角度，即为旋光性物质对偏振光的旋光度，可由读数度盘直接读出。

       前述旋光仪的零点和样品旋光度的测量，都以视野呈现全黑为标准，但人的视觉要判定两个完全相同的“全黑”是不可能的。为提高测定的准确度，通常在起偏器和旋光测定管之间，放入一个半荫片装置，以帮助进行比较。

       半荫片是一个由石英和玻璃构成的圆形透明片，如图16－24所示，呈现三分视场。半荫片放在起偏器之后，当偏振光通过半荫片时，由于石英片的旋光性，把偏振光旋转了一个角度。因此通过半荫片的这束偏振光就变成振动方向不同的两部分。这两部分偏振光到达检偏器时，通过调节检偏器的位置，可使三分视场左、右的偏振光不能透过，而中间可透过。即在三分视场里呈现左、右最暗，中间稍亮的情况（如图16－25（1）所示）。若把检偏器调节到使中间的偏振光不能通过的位置，则左、右可透过部分偏振光，在三分视场呈现中间最暗，左、右稍亮的情况（如图16－25（2）所示）。很明显，调节检偏器必然存在一种介于上述两种情况之间的位置，即在三分视场中看到中间与左、右的明暗程度相同而分界线消失的情况（如图16－25（3）所示）。因此利用半荫片，通过比较中间与左、右的明暗程度相同，作为调节的标准要比利用判断整个视野全黑的情况要准确的多。

       在实际工作中，有时不易判断某物质是右旋还是左旋，因为在目镜里观察可以看到两次三分视场中明暗程度相同。例如，某物质在＋10°出现一次暗度相同，则在10°＋180°＝190°（或－170°）一定又出现一次暗度相同，即时针转10°与反时针转170°，得到同样的情况。因此不能判断旋光度是＋10°还是－170°。为了确定右旋还是左旋，可把溶液浓度降低，如果此时得到一个在0°至＋10°之间，另ー个在－170°至－180°之间的明暗程度相同，则可判定此物质一定是右旋，因浓度降低旋光度也应降低（如图16－26中a线所示）。反之，如果浓度降低后，得到一个大于＋10°，另一个小于－170°的明暗程度相同，则可判定此物质为左旋（如图16－26中b线所示）。

       2．测定

       称取适量样品，称准至0．0002克，用适当溶剂溶解样品，放置、稀至一定体积，混匀。测定时，待光源稳定，先将旋光测定管放入溶解样品的溶剂，旋转检偏器，直到三分视场中间、左、右三部分明暗程度相同，记录刻度盘读数，若仪器正常，此读数即为零点。然后将配好的样品溶液放入已知厚度的旋光测定管中，此时三分视场的左、中、右的亮度出现差异，再旋转检偏器，使三分视场的明暗程度均匀一致，记录刻度盘读数，准至0．01度。前后两次读数之差即为被测样品的旋光度。可重复测定三次，记录平均值。应注意刻度盘的转动方向，顺时针为右旋，逆时针为左旋。将测得旋光度数值代入前述公式就可求出比旋光度。

       除了上面介绍的利用手动调节、通过目视测量的WXG－4型旋光仪外，我国现在还生产利用光电倍增管检测的WXG－3型自动旋光仪，其使用方法可详见有关资料。