Divstaru mikroskopijā izmantotie instrumenti galvenokārt tiek izmantoti virsmas raupjuma mērīšanai. To var izmantot arī, lai izmērītu caurspīdīgu un caurspīdīgu pārklājumu biezumu, jo īpaši anodētas plēves uz alumīnija.
Instruments darbojas, apgaismojot staru kūli 45 grādu krišanas leņķī uz pārklājuma virsmas, un daļa no stara tiek atstarota atpakaļ no pārklājuma virsmas. Cita daļa iekļūst pārsegumā un atstaro atpakaļ no vāka-substrāta saskarnes. No mikroskopa okulāra var redzēt divus atsevišķus attēlus, attālums ir proporcionāls pārklājuma biezumam, un attālumu var izmērīt, pielāgojot skalas vadības pogu.
Šo metodi var izmantot tikai tad, ja pārklājuma-substrāta saskarnē tiek atstarots pietiekami daudz gaismas, lai iegūtu skaidru attēlu mikroskopā.
Caurspīdīgiem vai caurspīdīgiem pārklājumiem, piemēram, anodētām plēvēm, šī metode ir nesagraujoša. Lai izmērītu necaurspīdīgā pārklājuma slāņa biezumu, ir jānoņem neliels pārklājuma slāņa gabals, lai starp pārklājošā slāņa virsmu un pamatni izveidotu pakāpienu, kas var lauzt gaismas staru, tāpēc absolūtā vērtība var izmērīt pārklājuma slāņa biezumu. Šajā gadījumā metode ir destruktīva pārbaudes metode.
Divu staru mikroskopijas mērījumu kļūda parasti ir mazāka par 10 procentiem.
