仪器旋光仪是由2个尼克尔棱镜组成的。第一个尼克尔棱镜叫起偏镜，纳黄光穿过起偏镜后成为偏振光。第二个尼克尔棱镜称为检偏镜，它与起偏镜平行。为了在2镜之间放置样品，其间留有一点距离。当样品管中放入非光学活性的液体时，指针指向零，从目镜中可以看到亮光。但当放入光学活性的液体时，目镜是黑的，偏振光不能透过检偏镜。将检偏镜顺时针或逆时针旋转一定角度后，可以从目镜中重新看见亮光。此时检偏镜的旋转角度就是旋光度。如果检偏镜顺时针旋转X度观察到亮光，就称该样本是右旋性，记为+X度。若是逆时针旋转，则称为左旋性，记为-X度。如果顺时针X度与逆时针180-X度都能观察到亮光，就需要再做一次测试。
第一种方法是改变样品管的长度。旋光度的大小与偏振光穿过的液体厚度成正比。例如，当样品管长为10cm时，测得的旋光度是+10度。管长为5cm时，测得的旋光度是+5度。则证明该样本的旋光度是+10度。若从5cm的样品管测得旋光度为-175度，则证明样品管为10cm时测得的旋光度为-350度，而不是+10度。
第二种方法是用同样长度的样品管，将第一次的样品稀释1倍。若测得的旋光度为+5度。就证明第一次的结果是+10度。因为在一般情况下，浓度高旋光度也高，浓度低旋光度也低。但是他们之间没有正比关系，这种方法的准确性较低。