旋光仪是集机、光、电于一体的复杂测量仪器，主要由主光路测量部分、测量读数显示部分和测量信号电子处理部分组成。

　　旋光仪中的钠灯发出的波长为589.4400nm的钠黄光，经小孔径光阑会聚后成为点光源的单色平行光束，进入偏振镜形成平台偏振光，通过试管和分析仪传输到光电倍增管。当起偏器和检偏器的两个光轴正交(互相垂直)时，旋光仪处于光学零位。此时，调制器没有输出50 Hz的交流信号，伺服电机不旋转。将含有光学活性物质的介质溶液放入试管中，偏振光会旋转一定角度，旋光仪偏离光学零位，偏离的角度就是旋光。

　　光电倍增管收到信号后，驱动伺服电机带动机械传动机构转动分析仪和读数装置，旋光仪再次到达光学零位，指示光学旋转。伺服电机的旋转方向由样品的光学旋转方向决定，显示左右光度。旋光与溶液浓度呈线性关系，溶液浓度可以通过测量旋光来确定。