美國filmetrics薄膜測厚儀在近代科學技術的許多部門中對各種薄膜的研究和應用日益廣泛．因此，更加和迅速地測定一給定薄膜的光學參數已變得更加迫切和重要．在實際工作中雖然可以利用各種傳統的方法測定光學參數（如布儒斯特角法測介質膜的折射率、干涉法測膜厚等），但橢圓偏振法（簡稱橢偏法）具有*的優點，是一種較靈敏（可探測生長中的薄膜小于0.1nm的厚度變化）、精度較高（比一般的干涉法高一至二個數量級）、并且是非破壞性測量．是一種優良的測量薄膜納米級厚度的方法．它能同時測定膜的厚度和折射率（以及吸收系數）．因而，目前橢圓偏振法測量已在光學、半導體、生物、醫學等諸方面得到較為廣泛的應用．這個方法的原理幾十年前就已被提出，但由于計算過程太復雜，一般很難直接從測量值求得方程的解析解．直到廣泛應用計算機以后，才使該方法具有了新的活力．目前，該方法的應用仍處在不斷的發展中． 
美國filmetrics薄膜測厚儀計算實驗目的 
(1)了解美國filmetrics薄膜測厚儀計算的基本原理； 
(2）初步掌握美國filmetrics薄膜測厚儀的使用方法，并對薄膜厚度和折射率進行測量． 
實驗原理：
橢偏法測量的基本思路是，起偏器產生的線偏振光經取向一定的１/４波片后成為特殊的橢圓偏振光，把它投射到待測樣品表面時，只要起偏器取適當的透光方向，被待測樣品表面反射出來的將是線偏振光．根據偏振光在反射前后的偏振狀態變化，包括振幅和相位的變化，便可以確定樣品表面的許多光學特性． 
橢偏方程與薄膜折射率和厚度的測量 
光波的電矢量可以分解成在入射面內振動的P分量和垂直于入射面振動的s分量．若用Eip和Eis分別代表入射光的p和s分量，用Erp及Ers分別代表各束反射光K0，K1，K2，…中電矢量的p分量之和及s分量之和，  
公式中，r1p或r1s和r2p或r2s分別為p或s分量在界面1和界面2上一次反射的反射系數．2δ為任意相鄰兩束反射光之間的位相差．根據電磁場的麥克斯韋方程和邊界條件，可以證明 
r1p=tan(φ1-φ2)/ tan(φ1+φ2),    r1s =-sin (φ1-φ2)/ sin(φ1+φ2)； r2p=tan(φ2-φ3)/tan(φ2+φ3),    r2s =-sin (φ2-φ3)/ sin(φ2+φ
即的菲涅爾（Fresnel）反射系數公式．由相鄰兩反射光束間的程差， 
在橢圓偏振法測量中，為了簡便，通常引入另外兩個物理量ψ和Δ來描述反射光偏振態的變化．它們與總反射系數的關系定義為 
上式簡稱為橢偏方程，其中的ψ和Δ稱為橢偏參數（由于具有角度量綱也稱橢偏角）． 
由式(15.1),式( 15.4),式( 15.5)和上式可以看出，參數ψ和Δ是n1，n2，n3，λ和d的函數．其中n1，n2，λ和φ1可以是已知量，如果能從實驗中測出ψ和Δ的值，原則上就可以算出薄膜的折射率n2和厚度d．這就是橢圓偏振法測量的基本原理． 
實際上，究竟ψ和Δ的具體物理意義是什么，如何測出它們，以及測出后又如何得到n2和d，均須作進一步的討論． 
用復數形式表示入射光和反射光的p和s分量 
Eip=|Eip|exp(iθip)，    Eis=|Eis|exp(iθis)； 
Erp=|Erp|exp(iθrp) ，    Ers=|Ers|exp(iθrs)．