Var izveidot divas viena un tā paša ķīmiskā sastāva molekulas ar dažādām atomu konfigurācijām. Atomi šajās molekulās ir izkārtoti atšķirīgi, un, kad to spoguļattēli ir pagriezti vienā virzienā, atomi šajās molekulās nesakrīt viens ar otru. Šīs molekulas ir pazīstamas arī kā hirālās molekulas. Hirālās molekulas nevar uzklāt viena otrai. Izomērs ir šāda molekula.
Optiskais izomērs ir molekula, kas ietekmē plaknes polarizēto gaismu. Gaismas viļņiem ir noteiktas frekvences. Polarizētā gaisma pārvietojas viļņos noteiktā plaknē vai vibrācijas frekvencē. Kad viena gaismas frekvence pārvietojas caur optiskajiem izomēriem, tās plakne tiek pagriezta. Šī rotācija var būt pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam atkarībā no izomēru elektriskā lādiņa.
Zinātnieki parasti pārbauda optiskos izomērus, izmantojot polarimetru. Polarimetra sastāvdaļas parasti ietver polarizēta materiāla gabalu, caur kuru iet gaisma, cauruli, ko izmanto šķīduma turēšanai, grozāmu analizatoru un okulāru. Caurule ir piepildīta ar ūdeni, kuram nav elektriskā lādiņa, un analizators tiek pagriezts tā, lai caur to nevarētu redzēt gaismu.
Polarizatori parasti tiek šķērsoti 45 grādu leņķī. Ūdenim pievieno šķīdumu, kas satur optiskos izomērus, un analizatoru griež, līdz var redzēt, ka caur instrumentu nāk gaisma. Tādā veidā var izmērīt izomēru ietekmi un atzīmēt griešanās leņķi.
Izomēru piemēri ir aminoskābes, cukuri un olbaltumvielas. Dažu pārtikas produktu atšķirīgās garšas un smaržas var būt saistītas ar veidu, kā šajos pārtikas produktos ir sakārtoti atomi. Receptori mutē un degunā var uztvert pārtikas garšu un aromātu, pamatojoties uz to, kā šīs molekulas ir izkārtotas un kā tās reaģē uz šiem receptoriem.
Optiskos izomērus var izmantot arī ķīmiskā šķīduma tīrības mērīšanai. Piemēram, tos var izmantot cukura rūpniecībā, lai izmērītu beztaras cukura sīrupa koncentrāciju. Medicīnā šo izomēru izmantošana tiek izstrādāta, lai noteiktu cukura līmeni asinīs diabēta slimniekiem. Optiskā mineraloģija var izmantot izomērus, lai identificētu materiālus arī plānā minerālu atradņu daļā.
Optisko izomēru atdalīšana var būt noderīgs instruments zinātniskiem pētījumiem. Pētot aminoskābes, šīs skābes var atdalīt un izmērīt, izmantojot optiskos izomērus. Viela, kas satur šos izomērus, tiek izlaista caur cietu vai šķidrumu, kurā ir elektriski lādēti atomi, un izomēri tiek atdalīti šķīduma elektriskā lādiņa un izomēru reakcijas rezultātā. Optiskie izomēri ir bieži sastopami dabiskajā ķīmijā, un tos var izmantot daudzās nozarēs, tostarp medicīnā.