Для вимірювання використовується ефект оптичного хвилеводу іонообмінного шару на поверхні скла. Розбіжне світло, випромінюване джерелом світла, проходить через щілину, зближується циліндричною призмою з високим показником заломлення і стає паралельним світлом. Регулюючи положення джерела світла, промінь паралельного світла падає на поверхню між склом і призмою під критичним кутом. Завдяки напрузі, що існує на поверхні скла, світло розкладається на два векторних світла, площини коливань яких перпендикулярні одна одній. Два пучки світла поширюються з різною швидкістю в іонообмінному шарі скла, тому вони заломлюються до призми під різними кутами повного відбиття. Світло, що випромінюється від призми, відбивається дзеркалом, потрапляє в інтерференційний фільтр, фокусується системою телескопа, а потім проходить через дзеркало аналізу та відображається на сітці візиру, утворюючи світло-темне східчасте зображення. Висоту сходинок і кількість ліній сходинок можна точно виміряти за допомогою аналізуючого програмного забезпечення для розрахунку інтенсивності поверхневих напруг і глибини шару напруги.
