椭偏仪法是一种光学技术，测量从表面反射的光的偏振态变化。它是确定薄膜厚度和光学常数的主要方法，对高质量薄膜的灵敏度可达亚埃级。

该技术测量两个参数：Psi（Ψ）和Delta（Δ）。Ψ是反射光p偏振和s偏振分量的振幅比。Δ是它们之间的相位差。这些参数与菲涅耳反射系数相关，后者取决于入射角、光波长、基底和薄膜的光学常数以及薄膜厚度。

光谱椭偏仪在紫外到近红外的波长范围内测量Ψ和Δ。多个波长提供足够的信息来同时确定厚度和光学常数。可变角光谱椭偏仪为复杂的多层结构增加了角度数据。

数据分析需要样品结构的光学模型以及回归程序，将计算出的Ψ和Δ与测量值进行拟合。Levenberg-Marquardt算法最小化均方误差。模型包括层数、近似组成以及通过色散公式参数化的光学常数。柯西模型描述透明材料。Tauc-Lorentz模型描述非晶半导体。德鲁德模型描述金属。

椭偏仪法广泛用于半导体工业中测量栅氧化层厚度、光刻胶层厚度和关键尺寸。在材料研究中，它用于表征有机薄膜、自组装单分子层、聚合物涂层和二维材料。在生物学和医学中，椭偏仪法测量蛋白质在表面的吸附、生物膜形成和细胞附着。成像椭偏仪提供具有微米横向分辨率的薄膜厚度空间映射。

原位椭偏仪在沉积过程中实时监测薄膜生长。动态椭偏仪跟踪吸附动力学、表面反应和薄膜降解。该技术可在空气、真空或液体环境中操作。

局限性包括需要适当的光学模型、对于非常薄或透明薄膜确定厚度和光学常数的模糊性以及受探测光束尺寸限制的横向分辨率。多个角度和波长可减少参数相关性。