Yhden aineen molekyyleillä on usein samat ominaisuudet, mutta ne voidaan suunnata eri tavalla kuin vasen- tai oikeakätinen. Valo, joka on polarisoitu yhtä suuntaa pitkin, voi kulkea rakenteen, kuten kiteen, läpi ja pyöriä suuntaan tai toiseen. Jos niillä on taipumus hajottaa valoa tällä tavalla, niillä on samat ominaisuudet ja ne näyttävät olevan toistensa peilikuvia, näitä molekyylejä kutsutaan usein kiraaliseksi enantiomeeriksi. Optinen aktiivisuus viittaa siihen, kuinka kiraalinen aine voi kiertää valon polarisaatiota ja tehdä siitä himmeämmän. Polarimetri on väline, jota käytetään usein tämän aktiivisuuden mittaamiseen käyttämällä materiaalinäytettä testatakseen sen optista aktiivisuutta omakohtaisesti.
Aineen molekyylirakenne määrittää tyypillisesti kiraalisuuden ja optisen aktiivisuuden välisen suhteen. Materiaalista riippuen polarisoidun valon taso voidaan suunnata myötä- tai vastapäivään. Kahta samanlaista molekyyliä, jotka vaikuttavat valoon vastakkaisiin suuntiin, kutsutaan enantiomeereiksi. Sama määrä kumpaakin yleensä kumoaa vaikutuksen. Jos yksi kiraalinen aine hallitsee toista, sen ominaisuudet pyörivät kuitenkin valoaaltoja vastaavaan suuntaan.
Polarimetriä käytetään usein optisen aktiivisuuden mittaamiseen. Etusuodatin polarisoi tulevan valon, joka kulkee mitattavan näytteen täyttämän putken läpi. Tyypillisesti putken päässä ja sen takana on analysaattori, jossa ihmissilmä voi havaita vaikutuksen. Jos tasopolarisoitua valoa pyöritetään, se on yleensä himmeämpi, kun taas vaikutusta voidaan torjua kiertämällä analysoivaa linssiä. Optisen aktiivisuuden taso voidaan määrittää käyttämällä kaavaa, kuinka monta astetta tätä linssiä käännetään.
Optista aktiivisuutta mitataan usein orgaanisessa kemiassa, tyypillisesti hiiliatomeissa. Se näkyy myös optisesti aktiivisissa yhdisteissä, kuten sokerissa ja jopa glysiinissä, aminohapossa. Kussakin näistä aineista on kaksi lähes identtistä molekyylin muotoa. Sen tietäminen, mikä niistä vaatii kokeilua, mutta on usein tärkeää lääkkeiden kanssa. Joillakin masennus- ja niveltulehduslääkkeillä on ollut haitallisia terveysvaikutuksia niiden kiraalisessa muodossa, joten yksi molekyylin muoto on suodatettava pois.
1800-luvun puolivälissä löydettyä optista aktiivisuutta käytettiin ensin viinihapon kiteiden tunnistamiseen ranskalaisesta viinistä. Sitä tutkitaan nykyaikana kvanttimekaniikan sekä sähkö- ja magneettikenttien suhteen. Optista aktiivisuutta esiintyy sekä orgaanisissa että epäorgaanisissa molekyyleissä.