Instrumenti koji se koriste u mikroskopiji s dva snopa prvenstveno se koriste za mjerenje hrapavosti površine. Također se može koristiti za mjerenje debljine prozirnih i prozirnih slojeva, posebno anodiziranih filmova na aluminiju.
Instrument radi tako da osvijetli zraku pod upadnim kutom od 45 stupnjeva na površinu sloja, a dio zrake se reflektira natrag od površine sloja. Drugi dio prodire kroz pokrov i reflektira se natrag od sučelja poklopac-supstrat. Iz okulara mikroskopa mogu se vidjeti dvije odvojene slike, pri čemu je udaljenost proporcionalna debljini sloja, a udaljenost se može izmjeriti podešavanjem gumba za upravljanje skalom.
Ova se metoda može koristiti samo kada se dovoljno svjetla reflektira natrag na sučelju premaza i supstrata da bi se dobila jasna slika u mikroskopu.
Za prozirne ili prozirne slojeve, kao što su anodizirani filmovi, metoda je nedestruktivna. Kako bi se izmjerila debljina neprozirnog pokrovnog sloja, potrebno je ukloniti mali komadić pokrovnog sloja, tako da se između površine pokrovnog sloja i podloge formira stepenica koja može prelomiti svjetlosni snop, tako da apsolutna vrijednost može se izmjeriti debljina pokrovnog sloja. U ovom slučaju, metoda je destruktivna metoda ispitivanja.
Pogreška mjerenja mikroskopije s dvije zrake obično je manja od 10 posto.
