Bei der Bestimmung der optischen Eigenschaften mit einer Ulbrichtkugel wird eine Probenschicht an eine Öffnung einer Ulbrichtkugel platziert und einmal durch die Kugel und ein weiteres Mal von außen punktförmig beleuchtet. Dabei wird die gesamte diffuse Remission und Transmission der Probe mit einem Spektrometer spektral aufgelöst gemessen. Aus diesen beiden Messgrößen können durch Vergleich mit der Lösung der Strahlungstransportgleichung der Absorptions- und der effektive Streukoeffizient für jede Wellenlänge

bestimmt werden (siehe Bild links unten). Am ILM wurde die Methode unter Berücksichtigung aller möglichen Kugelfehler (z. B. Verlust durch offene Öffnungen, direkte Beleuchtung des Detektors) optimiert und an einer Vielzahl von Phantommessungen validiert. Hierzu wurde mittels modernen 3D-Drucks eine optimierte Ulbrichtkugel erstellt und innen professionell beschichtet. Generell wir die Ulbrichtkugel oft als Referenzmethode für die Bestimmung der optischen Eigenschaften angesehen.