最初，橢偏儀的工作波長多為單一波長或少數(shù)獨立的波長，最典型的是采用激光或對電弧等強光譜光進行濾光產(chǎn)生的單色光源?，F(xiàn)在大多數(shù)的橢偏儀在很寬的波長范圍內以多波長工作（通常有幾百個波長，接近連續(xù)）。和單波長的橢偏儀相比，光譜型橢偏儀有下面的優(yōu)點：可以提升多層探測能力，可以測試物質對不同波長光波的折射率等。

數(shù)學上可以用兩種不用的方式來描述電磁波與樣品間的作用，一為瓊斯矩陣（en:Jones matrix），一為穆勒矩陣（en:Mueller matrix）。在瓊斯矩陣表示法，電磁波在作用前與作用后以具有兩個復數(shù)值的瓊斯向量（en:Jones vector）來描述，而其間的轉換則是以一具復數(shù)值的2乘2矩陣（即瓊斯矩陣）表現(xiàn)。在穆勒矩陣表示法，作用前、后的電磁波則以具四實數(shù)項的史托克向量（en:Stokes vector）表示，作用之轉換描述矩陣則是4乘4共16實數(shù)項的穆勒矩陣。當沒有去偏極化（en:depolarization）發(fā)生時，兩種型式wq相符，因此對于非去偏極化樣品，通常使用瓊斯矩陣的型式就足夠了。但若樣品會去偏極化，則為了取得這去偏極化的量，必需要使用穆勒矩陣型式。去偏極化的原因，舉例來說，可以是因為不夠一致的厚度，或是來自透明基材背面的反射所造成。

早期的橢偏研究主要集中于偏振光及偏振光與材料相互作用的物理學研究以及儀器的光學研究。計算機的發(fā)展和應用使橢偏數(shù)據(jù)的擬合分析變得容易，促使橢偏儀在更多的領域得到應用。硬件的自動化和軟件的成熟大大提高了運算的速度，成熟的軟件提供了解決問題的新方法，因此，橢偏儀現(xiàn)在已被廣泛應用于材料、物理、化學、生物等領域的研究、開發(fā)和制造過程中。