光的反射角等于入射角。事實上，航海六分儀也可以測量任何兩個物體之間的角度。這一原理較早由牛頓(以及更早的胡克)提出;而固定式大六分儀很早就由主要天文臺出于天體測量目的而建造(如蒂喬在文島建造的限時器、格林威治天文臺大六分儀等)。
用于導航的六分儀在扇形框架的背面裝有一個手柄，用于固定。機架配有一個可移動臂，活動臂的上面部分是分度鏡;(面對望遠鏡的人)，地平鏡還配備了一個過濾器，用于測量明亮的天體，如太陽。
在測量天體的水平高度時，觀測者手持六分儀，保持望遠鏡管水平，通過望遠鏡的水平鏡觀察被測天體反射形成的圖像;同時，調整活動臂，使星象落在望遠鏡上，看到地平線，這就是為什么水平鏡需要由半反射玻璃制成的原因。
當天體的圖像與地平線重合時，天體的高度等于地平線反射鏡和折射率反射鏡之間角度的兩倍，幾何光學中的反射定律很容易證明這一點。為了提高讀數的準確性，實際航海六分儀的活動臂通常配有一個鼓和一個游標尺。它的精度相對較高，可達10弧秒，重量輕，使用方便，因此它可以迅速取代以前復雜的等高儀，成為測量海洋地理坐標的銳利工具。
