La reflectometría de neutrones se realiza con mayor frecuencia en el modo de imagen especular, donde el ángulo del haz incidente es igual al ángulo del haz reflejado.

se define como la dirección normal a la superficie y, para la reflexión especular, el vector de dispersión tiene solo una componente

Esto permite que la técnica diferencie entre varios isótopos de elementos.

Aunque otras técnicas de reflectometría (en particular, las reflectometrías óptica y la de rayos X) funcionan utilizando los mismos principios generales, las mediciones de neutrones son ventajosas en algunos aspectos importantes.

En particular, dado que la técnica analiza el contraste nuclear, en lugar de la densidad electrónica, es más sensible para medir algunos elementos, especialmente los elementos más ligeros (como el hidrógeno, el carbono, el nitrógeno o el oxígeno).

La sensibilidad a los isótopos también permite mejorar en gran medida (y selectivamente) el contraste para algunos sistemas de interés mediante sustitución isotópica, y se pueden utilizar múltiples experimentos que difieren solo por la sustitución isotópica para resolver problemas de fases, que es para lo que en general se emplean las técnicas de dispersión.

Además, las técnicas ópticas pueden incluir ambigüedad debido a la anisotropía óptica (birrefringencia), que las mediciones complementarias de neutrones pueden resolver.

La interferometría de polarización dual es un método óptico que proporciona resultados análogos a la reflectometría de neutrones con una resolución comparable, aunque el modelo matemático subyacente es algo más simple, es decir, solo se puede analizar un espesor (o birrefringencia) para una densidad de capa uniforme.

que se puede sondear (y, por lo tanto, la resolución de la medición).