En el montaje original de Fizeau se enviaba un rayo de luz sobre un espejo fijo parcialmente reflectante que lo desviaba hacia otro espejo secundario fijo situado a una distancia considerable (aproximadamente 8.5km). Pegado al primer espejo colocó una rueda dentada. En el tiempo que tarda la luz en viajar hasta el segundo espejo y volver, la rueda gira algo y la luz al regresar se refleja con un ángulo ligeramente diferente. Para medir ese ángulo, Fizeau amentaba poco a poco la velocidad de giro de la rueda hasta conseguir que la imagen de la fuente que ve el observador desapareciera. Obtenido el ángulo determinaba la velocidad con la que la luz efectúa su recorrido. En el montaje perfeccionado por Foucault se sustituyó el disco y el espejo reflectante por un espejo giratorio y se colocó el segundo espejo a una distancia aproximada de 35 km.