Для измерения используется оптический волноводный эффект ионообменного слоя на поверхности стекла. Расходящийся свет, излучаемый источником света, проходит через щель, сходится цилиндрической призмой с высоким показателем преломления и становится параллельным светом. Регулируя положение источника света, луч параллельного света падает на границу между стеклом и призмой под критическим углом. Из-за напряжения, существующего на поверхности стекла, свет распадается на два векторных света, плоскости вибрации которых перпендикулярны друг другу. Два луча света распространяются с разной скоростью в ионообменном слое стекла, поэтому они преломляются от призмы под разными углами полного отражения. Свет, излучаемый призмой, отражается зеркалом, попадает в интерференционный фильтр, фокусируется системой телескопа, затем проходит через анализирующее зеркало и отображается на сетке, образуя светлое и темное ступенчатое изображение. Высоту ступенек и количество ступенчатых линий можно точно измерить с помощью программного обеспечения для анализа, позволяющего рассчитать интенсивность поверхностного напряжения и глубину слоя напряжения.
