Instrumenti, ki se uporabljajo pri dvožarkovni mikroskopiji, se uporabljajo predvsem za merjenje površinske hrapavosti. Uporablja se lahko tudi za merjenje debeline prozornih in prosojnih prekrivk, zlasti anodiziranih folij na aluminiju.
Instrument deluje tako, da osvetli žarek pod vpadnim kotom 45 stopinj na površino prevleke, del žarka pa se odbije nazaj od površine prevleke. Drugi del prodre skozi pokrov in se odbije nazaj od vmesnika med pokrovom in substratom. Iz okularja mikroskopa je mogoče videti dve ločeni sliki, pri čemer je razdalja sorazmerna z debelino prekrivanja, razdaljo pa je mogoče izmeriti s prilagajanjem gumba za nadzor skale.
To metodo je mogoče uporabiti le, če se na vmesniku prevleke in substrata odbije dovolj svetlobe, da se v mikroskopu dobi jasna slika.
Za prozorne ali prosojne prekrivke, kot so anodizirani filmi, je metoda nedestruktivna. Za merjenje debeline neprozornega pokrivnega sloja je treba odstraniti majhen košček pokrivnega sloja, tako da se med površino pokrivnega sloja in podlago oblikuje stopnica, ki lahko lomi svetlobni žarek, tako da je absolutna vrednost debeline pokrivne plasti je mogoče izmeriti. V tem primeru je metoda destruktivna metoda testiranja.
Merilna napaka dvožarkovne mikroskopije je običajno manjša od 10 odstotkov.
