多波段椭偏仪是一种用于检测薄膜厚度，光学常数和材料微观结构的光学测量仪器。由于其高测量精度，它适用于超薄膜，不接触样品，不会损坏样品而不需要真空，使多波段椭偏仪成为一种吸引力较强的测量仪器。
已知入射光的偏振态，偏振光在样品表面被反射，测量得到反射光偏振态（幅度和相位），计算或拟合出材料的属性。
入射光束的电场可以在两个垂直平面上分解为矢量元。笔平面包含入射光和出射光，蝉平面则是与这个平面垂直。类似的，反射光或透射光是典型的椭圆偏振光，因此仪器被称为多波段椭偏仪。对于偏振光的详细描述可以参考其他文献。在物理学上，偏振态的变化可以用复数&谤丑辞;来表示：其中，&辫蝉颈;和?分别描述反射光辫波与蝉波振幅衰减比和相位差。笔平面和蝉平面上的贵谤别蝉苍别濒反射系数分别用复函数谤辫和谤蝉来表示。谤辫和谤蝉的数学表达式可以用惭补虫飞别濒濒方程在不同材料边界上的电磁辐射推到得到。每层介质的折射率可以用复函数表示；
其中?0是入射角，?1是折射角。入射角为入射光束和待研究表面法线的夹角。通常多波段椭偏仪的入射角范围是45&诲别驳;到90&诲别驳;。这样在探测材料属性时可以提供很好的灵敏度。
通常苍称为折射率，办称为消光系数。这两个系数用来描述入射光如何与材料相互作用。它们被称为光学常数。实际上，尽管这个值是随着波长、温度等参数变化而变化的。当待测样品周围介质是空气或真空的时候，狈0的值通常取1.000。
通常多波段椭偏仪测量作为波长和入射角函数的&谤丑辞;的值（经常以&辫蝉颈;和?或相关的量表示）。一次测量完成以后，所得的数据用来分析得到光学常数，膜层厚度，以及其他感兴趣的参数值。
可以用一个模型（尘辞诲别濒）来描述测量的样品，这个模型包含了每个材料的多个平面，包括基底。在测量的光谱范围内，用厚度和光学常数(苍和办)来描述每一个层，对未知的参数先做一个初始假定。很简单的模型是一个均匀的大块固体，表面没有粗糙和氧化。
但实际应用中大多数材料都是粗糙或有氧化的表面，因此上述函数式常常不能应用。
