?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(cè)材料屬性時(shí)可以提供靈敏度。每層介質(zhì)的折射率可以用下面的復(fù)函數(shù)表示通常n稱(chēng)為折射率，k稱(chēng)為消光系數(shù)。這兩個(gè)系數(shù)用來(lái)描述入射光如何與材料相互作用。它們被稱(chēng)為光學(xué)常數(shù)。實(shí)際上，盡管這個(gè)值是隨著波長(zhǎng)、溫度等參數(shù)變化而變化的。當(dāng)待測(cè)樣品周?chē)橘|(zhì)是空氣或真空的時(shí)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(dǎo)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(cè)量小角度從 薄膜反射的光, 而光譜反射儀測(cè)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(fù)雜度，和測(cè)量能力上的不同。 由于橢偏儀的光從一個(gè)角度入射，所以一定要分析反射光的偏振和強(qiáng)度，使得橢偏儀對(duì)超薄和復(fù)雜的薄膜堆有較強(qiáng)的測(cè)量能力。 然而，偏振分析意味著需要昂貴的精密移動(dòng)光學(xué)儀器。

標(biāo)準(zhǔn)橢圓偏振理論(或簡(jiǎn)稱(chēng)橢圓偏振理論)所指的是沒(méi)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(duì)光學(xué)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(biāo)準(zhǔn)橢圓偏振理論。其他所有情形，當(dāng)s極化光會(huì)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。