В основе метода лежит изучение поляризационных характеристик излучения при его прохождении илиотражении на границе раздела двух сред.
     Хорошо известна информативность оптических методов исследования веществ. Без преувеличения можно сказать, что именно спектроскопические исследования прохождения и поглощения света в веществе положили начало современной физике и химии.
Новый этап в развитии оптических методов связан с появлением лазеров. Оказалось, что именно поляризационные характеристики излучения, отраженного от поверхности, особенно чувствительны к состоянию вещества в приповерхностном слое. Данное обстоятельство позволило использовать эллипсометрию, как тонкий метод исследования физико-химических процессов, протекающих на поверхности твердого тела.
    Современная техника эллипсометрии позволяет измерять адсорбционные покрытия с точностью до 0,02 монослоя и показатели преломления сверхтонких пленок вплоть до 15-20A .
    Вообще говоря, эллипсометрические измерения можно проводить как в проходящем, так и в отраженном свете. В первом случае говорят о просвечивающей, во втором - об отражательной эллипсометрии. Обе разновидности метода в ряде случаев могут успешно дополнять друг друга. Однако практическое распространение получила именно отражательная эллипсометрия, т.к. применение просвечивающей эллипсометрии ограничено довольно узким кругом оптически прозрачных веществ, причем таких, объем которых не оказывает влияния на поляризационные характеристики луча света при его прохождении через образец.
     Следует отметить, что экспериментальные возможности эллипсометрии в настоящее время существенно опережают развитие ее теории.
     Эллипсометрия по сравнению с многими другими методами имеет ряд бесспорных преимуществ, обусловленных простотой приготовления образцов, широтой охвата исследуемых материалов. Эллипсометрию измерения можно проводить в широком интервале температур и давлений и т.п..
ипсометрии световое излучение рассматривается как монохроматическая плоская волна. Такую волну в общем случае можно представить в виде некоторой спирали, перемещающейся в пространстве соскоростью u в направлении луча света.
     Пусть луч проходит через некоторую интересующую нас точку пространства О.
Проведем через нее плоскость перпендикулярно к лучу (Q). Вектор Е описывает в плоскости Q эллипс, называемый эллипсом поляризации.
      Эллипсы поляризации могут отличаться друг от друга не только формой, размерами и ориентацией в пространстве, но и направлением вращения E.

Положительная поляризация(L - левая) E вращается против часовой стрелки, если смотреть навстречу ходу луча. (R - правая) - отрицательная поляризация.
     При отражении поляризованного луча от поверхности параметры эллипса поляризации изменяются. Свет с любым состоянием поляризации можно разложить на две компоненты:
 - одна поляризована паралельно плоскости падения
( плоскости, в которой лежат падающий луч, отраженный и перпендикулярный к поверхности) - р-компонента;
 - другая поляризована перпендикулярно плоскости падения - s-компонента.
Тогда Ep(t)=Epcos(wt+dpo)
           Es(t)=Escos(wt+dso)
или     Ep(t)=Epexp(i(wt+dpo))=~Epexpiwt
           Es(t)=Esexp(i(wt+dso))=~Esexpiwt
Ep и Es - комплексные амплитуды колебания.
Эллипс поляризации как падающего, так и отраженного излучения может быть вписан в некоторый прямоугольник со сторонами 2Es и 2Ep, который принято характеризовать углом Y. tgY=Ep/Es.

.
{СХЕМА}

Изменение параметров эллипса поляризации при отражении луча света от поверхности принято характеризовать "большими"(Rp,Rs) и малыми(tp,ts) коэффициентами Френеля
,
Rp=~Erp/~Eip=Erp/Eipexp(i(drp-dip) r - отраженный свет,
Rs=~Ers/~Eis=Ers/Eisexp(i(drs-dis) i - падающий свет

и эллипсометрическими углами D=(drp-
dip)-(drs-dis)=dr-di.
D - определяет относительное изменение разности фаз p- и s- компонент.
Y : tgY=tgYr/tgYi - относительное изменение азимута восстановленной линейной поляризации.
Rp и Rs - амплитудные коэффициенты отражения, характеризуют относительное изменение при отражении комплексных амплитуд p- и s- составляющих вектора .

rp и rs - энергетические коэффициенты отражения.
Параметры Y и D являются характеристиками поверхности и определяются природой вещества, из которого состоит поверхностный слой(при заданных l и угле падения j).
D и Y связаны между собой следующим соотношением
Rp/Rs=(Erp/Eip) exp(i(drp-dip)(Eis/Ers) exp(i(d
is-drs)=(Erp/Ers)(Eis/Eip) exp(i[(drp-dip)-(dis-drs
)])=

=tgYr/tgYi exp(iD)=tgY exp(iD)
  tgY exp(iD)=Rp/Rs - основное уравнение эллипсометрии.
r=tgY exp(iD) - относительный коэффициент отражения поляризованного излучения.
Основное уравнение эллипсометрии позволяет по известным параметрам системы вычислить Y и D (прямая задача) и по измеренным Y и D , в рамках выбранной модели, получить параметры системы.Измерения проводят на приборах - эллипсометрах.
Два класса : фотометрические и нуль-эллипсометры.
Оптическая схема типичного нуль-эллипсометра, выполненного по схеме PQSA.
{СХЕМА}
Луч, выходящий из лазера, приобретает круговую поляризацию на l/4 пластине. Механический модулятор излучения М превращает непрерывный световой поток в переменный, что облегчает усиление и регистрацию полезного сигнала с ФЭУ. Далее излучение проходит через поляризатор Р и компенсатор Q и затем, отразившись от поверхности образца S, через анализатор А попадает на ФЭУ.

Процедура измерения сводится к тому, что поляризатор и анализатор ориентируют таким образом, чтобы снимаемый с ФЭУ сигнал был минимален, после чего считывают показания с соответствующих угломерных устройтсв. Положение компенсатора в ходе измерений остается неизменным.По своему физическому смыслу компенсация оптической схемы эллипсометра сводится к тому, что к разности фаз D , которую приобретают s- и p- компоненты вектора  при отражении от поверхности образца, добавляется при прохождении через компенсатор некоторая величина di таким образом, что dr в отраженном свете становится  или .
dr=D+di=D+2aп min-={ или .

Отсюда можно найти D={-2aп min или -2aп min.
Второй эллипсометрический параметр можно найти из условия
/aA min/=Yr Y=Yr=/aA min/.
Здесь использовано то, что tgYi=1, т.к. - циркулярная поляризация.

Многоугловые измерения и т.д. - ЭВМ.