于从所研究的表面发射的电子或离子的检测。纯光学技术可用于在各种条件下研究界面。X射线散射和光谱技术也用于表征表面和界面。X射线光电子能谱学（XPS）是用于测量表面物质的化学状态和用于检测表面污染的存在的标准工具。现代物理分析方法包括扫描隧道显微镜（STM）和从其衍生的一系列方法，包括原子力显微镜（AFM）。