路易斯做了高等師範學校的研究室助手之後，他邊做助手工作，邊寫博士論文。一年之後，也就是1847年的8月，他的論文通過，因此獲得了理學博士學位。
雖然路易斯的博士論文成績不算太好，但是父親仍為兒子成了博士感到很高興。
同年12月底，路易斯將學校薪水的一部分寄給姐妹們。不久後他接到父親的信裏麵提到了送錢的事：“你寄來的錢收到了。姐妹們都很高興，但是我認為這些錢你該自己留著，可以跟好朋友一起吃頓美味的大餐。”
在這一封信中，還附上了母親寫的幾句話。
從這封信就可以明白，路易斯的父母都很擔心路易斯為了研究學問而搞垮身體，希望他在巴黎能愉快健康地生活。但是路易斯卻整天把自己關在研究室裏，開始研究學生時代就想做的酒石酸。
酒石酸是瑞典一位著名的科學家在1770年發現的，是一種透明的柱狀結晶。釀造葡萄酒的桶裏會產生石狀物，俗稱酒石。柱狀結晶的酒石酸就是從酒石中發現的。
50年後的1820年，阿爾薩斯的釀造業者，在製造酒石酸時，偶然得到了一種奇妙的酸，法國學者稱它為副酒石酸。
所以酒石酸分為普通的酒石酸和副酒石酸兩種，它所衍生的化合物也就有酒石酸鹽和副酒石酸鹽兩類了。
分析酒石酸和副酒石酸，可以發現它們的成分是一樣的，但是物理性質卻不同。這是什麽原因呢？很多學者研究這一問題，但都為找不出原因而感到困惑。以當時的知識來說，同樣成分的物質，其化學和物理性質也該是一樣的才對。
路易斯對於當時一流學者們都認為是燙手山芋的這一問題，決心想辦法將其解決。
當陽光或電燈光等光束通過方解石結晶時，光會曲折而分成兩道，所以一個電燈會看成兩個。這分離的兩道光都叫做偏光。以方解石組成的棱鏡，使光束分為兩道偏光，並消除其一，利用剩下的一道偏光以檢查種種物質的稱為偏光計。