Zařízení, ve kterém je koloidní disperze pozorována v bočním osvětlení (viz Tyndallův jev). Ultramikroskop sestrojili K. Siedentopf a R. Zsigmondy v roce 1903.

Do objektivu nepřichází primární paprsek, nýbrž světlo rozptýlené disperzními částicemi (obr. 1). Tímto uspořádáním se nezvětší rozlišovací schopnost mikroskopu; nedochází zde ke skutečnému zobrazování koloidních částic menších než mez rozlišení - jednotlivé částice se jeví jako zářící body na temném pozadí.

Z ultramikroskopického pozorování nelze zjistit přímo tvar a velikost pozorovaných částic. Lze však dokázat jejich existenci jako zdrojů rozptýleného světla, spočítat je, stanovit střední velikost částice, sledovat jejich pohyb (sledování rychlosti difúze, sledování kinetiky koagulace), a popř. získat určitou představu o tvaru částice. Jestliže částice, viditelné na temném pozadí, blikají, svědčí to o jejich anizometrii. Nekulové částice se při tepelném pohybu natáčejí ke světelným paprskům různými nerovnými částmi povrchu, takže odrážejí směrem k pozorovateli časově proměnné množství světla. Pokud částice svítí v temném poli stálým, neblikajícím světlem, jsou izometrické.

Aby bylo možno pozorovat disperzní systém ultramikroskopem,

K ultramikroskopickému pozorování je možno použít i běžného mikroskopu s tzv. ultrakondenzorem (obr. 2) – zařízením, které dovoluje nahradit bočné osvětlení koaxiálním.