布魯斯特角顯微鏡主要用來觀測液相表面或者液相內部界面高分子層的形貌、狀態和變化，具有好的圖像質量和分辨率，是一種用于在線控制和觀察形態膜參數的理想方式，能夠在氣液界面上對Langmuir單分子層或吸附膜進行可視化觀察。

布魯斯特角顯微鏡利用了光的偏振特性。當自然光在兩種各向同性介電質的分界面上反射和折射時，光的偏振狀態會改變。在反射光中，垂直入射面的光振動要多于平行振動，反射光的偏振化程度與入射角有關。當入射角等于布魯斯特角時，反射光就成為只有垂直于入射面的線偏振光，且此時反射光的強度為零。如果在界面上存在單分子膜，就會形成一個新的折射率的界面，此時原有的布魯斯特角將不再對應于這個新界面的布魯斯特角，反射光強度不再為零。通過接收反射光的信息，即可觀察到單分子膜表面的形貌。