又稱光活性。線偏振光透過媒質時，偏振面的轉動；或者橢圓偏振光透過媒質時，橢圓偏振長軸的轉動。1811年D.F.J.阿喇戈發現，當線偏振光沿石英晶體的光軸方向傳播時，光的振動面發生旋轉。以後J.-B.畢奧和其他人發現，許多有機液體以及有機物溶液也都具有旋光現象。有兩類旋光物質，當面對光的傳播方向觀察時，振動面順時針轉動的為右旋物質，逆時針轉動的為左旋物質。一般地說，同一種旋光物質具有兩種互為鏡像的結構形態（對映體或同分異構體），一種為左旋，一種為右旋。這種由由物質結構決定的旋光性稱為天然旋光性。
在天然旋光物質中，光的振動面轉動的角度ψ與光經過的物質層厚度d成正比
(1)
在溶液情形，ψ還與溶液濃度с成正比
(2)
α與[α]是比例系數，與旋光物質的性質、溫度以及光的頻率有關，分別為物質的與物質溶液的旋光率。在不同溶劑的溶液中，同一物質的[α]也略有不同，式(2)稱為畢奧定律。
旋光率與光的頻率（波長）有關，這稱為旋光色散。一般說來，它隨頻率的增大而增大，但在物質吸收帶區域內，它隨頻率的增大而減小。
旋光性的唯象理論是A.-J.菲涅耳於 1825年提出的。在旋光物質中右旋圓偏振光和左旋圓偏振光有不同的相速度vd和v1，相應的折射率為nd和n1，右旋物質vd＞v1(nd＞n1)，左旋物質vd＜v1(nd＜n1)。入射的線偏振光可分解為一個右旋的和一個左旋的圓偏振光；這兩個圓偏振光傳播一段距離d後，其合成的線偏振光的振動面相對於入射時就轉過一個角度
(3)
λ表示真空中波長，ψ＞0為右旋(υd＞υ1)，ψ＜0時為左旋(υd＜υ1)。折射率n1、nd與光的頻率有關。
從物質的分子結構上看，旋光性來源於分子本身或分子在晶體中排列的不對稱性。如果分子本身的結構既無對稱中心又無對稱平面，則分子以互為鏡像的兩種形態存在，分別對應右旋和左旋兩種情形。有機分子的不對稱性大多與其碳原子鍵有關。碳原子與四個原子或原子團結合，構成一個四面錐，原子或原子團位於四面錐的頂點，碳原子位於中心。如果四個頂點有不同的原子或原子團，分子就沒有對稱性。許多有機旋光物質（如糖）的分子含有多個非對稱性的碳原子，形成好幾種光學同分異構體。也有些旋光物質含有其他非對稱性原子（矽、磷、硼等）。
要說明分子的旋光性質，還需要考慮光波場在分子不同部位的位相差，以及光波場引起的分子的電矩與磁矩。
晶體的旋光性既可來源於分子排列的不對稱性（無對稱中心），也可來源於分子本身的不對稱性。對於前者，晶體熔化或溶解後旋光性即行消失。
旋光及旋光色散現象對分子結構、分子內部和分子間相互作用反映特別靈敏。由式(3)可看出，如果ψ值可測到0.01°，當λ=500nm，d=0.25m時，n1-nd的檢測精度可達10-10。
旋光測量用於化學、生物學等的科學研究和工業中（量糖學）。主要用於化學結構分析和糖含量的測定。
法拉第效應 亦稱磁致旋光。在處於磁場中的均勻各向同性媒質內，光束沿磁場方向傳播時發生的振動面旋轉的現象（見法拉第效應）。
參考書目
蘭斯別爾格著，楊葭蓀，張之翔譯：《光學》，高等教育出版社，北京，1957。
M.Born， Optik， J.Springer， Berlin， 1933.
F. A. Jenkins and H. E. White， Fundamentals of Optics，4th ed.， McGraw-Hill， Kogakusha， 1976.