?0是入射角,?1是折射角。入射角為入射光束和待研究表面法線的夾角。通常橢偏儀的入射角范圍是45°到90°。這樣在探測材料屬性時可以提供靈敏度。每層介質(zhì)的折射率可以用下面的復函數(shù)表示通常n稱為折射率,k稱為消光系數(shù)。這兩個系數(shù)用來描述入射光如何與材料相互作用。它們被稱為光學常數(shù)。實際上,盡管這個值是隨著波長、溫度等參數(shù)變化而變化的。當待測樣品周圍介質(zhì)是空氣或真空的時候,N0的值通常取1.000。
光譜 橢圓偏振儀 (SE) 和光譜反射儀 (SR) 都是利用分析反射光確定電介質(zhì),半導體,和金屬薄膜的厚度和 折射率。 兩者的主要區(qū)別在于橢偏儀測量小角度從 薄膜反射的光, 而光譜反射儀測量從薄膜垂直反射的光。入射光角度的不同造成兩種技術(shù)在成本,復雜度,和測量能力上的不同。 由于橢偏儀的光從一個角度入射,所以一定要分析反射光的偏振和強度,使得橢偏儀對超薄和復雜的薄膜堆有較強的測量能力。 然而,偏振分析意味著需要昂貴的精密移動光學儀器。
標準橢圓偏振理論(或簡稱橢圓偏振理論)所指的是沒有s極化光被轉(zhuǎn)化為p極化光,反之亦然。此情形通常是針對光學第向性的樣品,例如非晶相材料或立方晶系結(jié)構(gòu)之晶體材料。另外,若一單光軸的樣品,其光軸排列平行表面之法向量,亦可適用標準橢圓偏振理論。其他所有情形,當s極化光會被轉(zhuǎn)化為p極化光且/或反之亦然的狀況,則需使用廣義橢圓偏振理論,例如任意排列之單光軸樣品或雙光軸樣品。