Existem muitos tipos de instrumentos ópticos. A característica comum: medem uma propriedade da luz. Podem medir distâncias, identificar compostos desconhecidos e ajudar no diagnóstico de problemas de visão, pois a luz muda em diferentes ambientes e essas mudanças são mensuráveis.
Mede intensidade luminosa de fonte desconhecida, comparando-a a fonte padrão conhecida. O primeiro fotômetro (séc. XIX) usava vela de óleo de baleia. Usa a lei do inverso do quadrado: intensidade a certa distância relaciona-se à intensidade da fonte padrão na mesma distância.
Mede ângulos minúsculos. Alta sensibilidade, usado para detectar movimento angular, alinhamento de precisão, monitoramento angular ao longo do tempo e verificação de ângulos padrão. Existem versões digitais e visuais. Digitais têm detector fotográfico eletrônico medindo ângulo de feixe refletido. Visuais dependem do olho do operador como detector. Digitais são mais precisos (leituras visuais variam com operador).
Mede quanto a luz curva ao passar do ar para uma amostra. Esse índice de refração identifica líquido comparando a índices conhecidos (pureza) e determina concentração de solução comparando a curva padrão. Funciona na teoria de que a velocidade da luz muda em diferentes substâncias; ao mudar velocidade, muda direção.
Mede potência de lentes de óculos e de contato. A lente é fixada e um reticulado (grade) é visto através dela. Alvo no reticulado tem várias linhas paralelas e uma perpendicular. Gira-se o dial de potência até o alvo focar. Mais preciso que neutralização manual.
Mede interferência entre duas fontes de luz diferentes. Usado para medir imagens e distâncias no espaço, com altíssima precisão. Divide feixe de luz; os dois feixes aquecem dois espelhos (um fixo, um móvel). Feixes refletidos recombinam, gerando padrão de interferência.