La idea de utilizar la reflexión total interna para iluminar las células en contacto con la superficie del vidrio fue descrita por primera vez por E.J.
Un TIRFM utiliza una onda evanescente para iluminar selectivamente y excitar fluoróforos en regiones restringidas de la muestra que son inmediatamente adyacentes a la interfaz de cristal y agua.
La onda evanescente es generada solamente cuando la luz incidente es reflejada internamente en su totalidad en la interfaz de cristal y agua.
El campo electromagnético evanescente decae exponencialmente desde la interfaz, y por tanto penetra a una profundidad de únicamente 100 nm aproximadamente dentro del medio de la muestra.
La visualización selectiva de la membrana plasmática hace que las características y los eventos sobre la membrana plasmáticas en células vivas se vean con una alta resolución axial.