Некоторые кристаллы, а также растворы органических веществ обладают свойствам вращать плоскость колебаний проходящего через них поляризованного света. Эти вещества называются оптически активными (например: растворы сахара, кислот, солей, алкалоиды и др.).
Вращение плоскости поляризации растворами обусловлено взаимодействием электромагнитной волны с ассиметричными молекулами растворённого оптически активного вещества. Такие молекулы не обладают зеркальной симметрией (т.е. при их «отражении» в зеркале получается иная форма). «Левая молекула» является зеркальным отображением «правой». Молекулы с одинаковой химической формулой, но разной структурой поворачивают плоскость поляризации в разных направлениях. Установлено, что все важнейшие биологические молекулы (белки, нуклеиновые кислоте, полисахариды и т.д.) ассиметричны.
Естественная оптическая активность вещества в некристаллическом состоянии обусловлена асимметрией молекул. В кристаллических веществах оптическая активность может быть также обусловлена особенностями расположения молекул в решетке.
В твердых телах угол 
поворота плоскости поляризации прямо пропорционален длине 
пути светового луча в теле:
где, 
– вращательная способность (удельное вращение), зависящая от рода вещества, температуры и длины волны.
Для растворов угол поворота плоскости поляризации:
где, 
– удельное вращение (например, для глюкозы α=52,80);
– концентрация оптически активного вещества в растворе; 
- путь светового луча в растворе.
Зависимость вращения плоскости поляризации от длины волны света называется вращательной дисперсией. В первом приближении имеет место закон Био:
где, 
– коэффициент, зависящий от природы вещества и температуры.
В клинических условиях метод поляриметрии применяется для определения концентрации сахара в моче. Используемый при этом прибор называется сахариметром (рис.9).
Рис. 9. Оптическая схема сахариметра: И – источник естественного света; С – светофильтр; Л – линза, П – поляризатор; К – кювета с раствором сахара; А – анализатор; Д – диск с делениями.
Если между поляризатором и анализатором нет кюветы с исследуемым раствором сахара, максимум светового пятна наблюдается при совпадении главных плоскостей поляризатора и анализатора, и полное затмение при их перпендикулярном расположении. При наличии кюветы с раствором для получения аналогичных результатов необходимо повернуть анализатор не некоторой угол. По величине угла вычисляется концентрация сахара в растворе.
