I fotometri erano apparati che servivano a paragonare le intensità relative di due sorgenti luminose. Se ne costruirono diversi modelli differenti per funzionamento, ma tutti che lasciavano molto a desiderare per precisione. Questo fotometro è invenzione del fisico inglese Charles Wheatstone (1802-1875), da cui in nome dello strumento.
Sopra a un piccolo disco di sughero, sostenuto da una ruota dentata (andato perduto), era posizionata in modo eccentrico una piccola biglia d'acciaio lucidato. La ruota dentata di sostegno ingranava internamente con una più grande (assente) fissa e di diametro pari a quella della scatola cilindrica d'ottone che si teneva in mano. L'altra mano azionava una manovella per mettere in rapida rotazione la piccola ruota dentata.
Date due sorgenti luminose, delle quali si desiderava confrontare le intensità, ci si posizionava con il fotometro tra di esse. I punti brillanti prodotti per riflessione delle luci sopra due punti opposti della biglia d'acciaio davano origine a curve chiuse luminose di diversa intensità a causa del particolare moto seguito dalla biglia d'acciaio. Allora ci si spostava in modo che le due curve avessero la stessa luminosità. Poiché l'intensità della luce su di una superficie è in ragione inversa al quadrato della distanza dalla sorgente, era possibile risalire alla intensità relativa di una sorgente luminosa rispetto a un'altra eseguendo il rapporto tra le distanze del fotometro da esse.