布鲁斯特角显微镜主要用来观测液相表面或者液相内部界面高分子层的形貌、状态和变化，具有好的图像质量和分辨率，是一种用于在线控制和观察形态膜参数的理想方式，能够在气液界面上对Langmuir单分子层或吸附膜进行可视化观察。

布鲁斯特角显微镜利用了光的偏振特性。当自然光在两种各向同性介电质的分界面上反射和折射时，光的偏振状态会改变。在反射光中，垂直入射面的光振动要多于平行振动，反射光的偏振化程度与入射角有关。当入射角等于布鲁斯特角时，反射光就成为只有垂直于入射面的线偏振光，且此时反射光的强度为零。如果在界面上存在单分子膜，就会形成一个新的折射率的界面，此时原有的布鲁斯特角将不再对应于这个新界面的布鲁斯特角，反射光强度不再为零。通过接收反射光的信息，即可观察到单分子膜表面的形貌。