Elipsometria este o tehnică optică de măsurare a grosimii și proprietăților optice ale peliculelor sau straturilor de material extrem de subțiri. Proprietățile măsurabile sunt indicele de refracție sau cât de multă lumină este îndoită și nivelul de absorbție a luminii, numit coeficient de absorbție. Elipsometrul este un dispozitiv folosit pentru a efectua aceste măsurători.
Elipsometrele funcționează prin strălucirea unei surse de lumină bine definite pe un material și captând reflexia. Elipsometrele moderne folosesc lasere, de obicei lasere cu heliu-neon, ca sursă. Fasciculul elipsometrului trece mai întâi printr-un polarizator, astfel încât doar lumina orientată într-o direcție cunoscută este lăsată să treacă. Apoi trece printr-un dispozitiv numit compensator, care polarizează eliptic fasciculul de lumină. Lumina rămasă este apoi respinsă de materialul studiat.
Analiza este dependentă de Legea lui Snell; când un fascicul de lumină lovește un material, unii se vor reflecta imediat, iar alții vor trece în partea îndepărtată a materialului înainte de a reflecta. Măsurând diferența dintre cele două reflexii, se poate determina grosimea dispozitivului. Lumina reflectată suferă și o schimbare de polarizare; această modificare este utilizată pentru a calcula indicele de refracție și coeficientul de absorbție.
Pentru ca un elipsometru să funcționeze corect, materialul examinat trebuie să îndeplinească anumite proprietăți fizice. Proba trebuie să fie compusă dintr-un număr mic de straturi bine definite. Straturile trebuie să fie omogene optic, să aibă structură moleculară identică în toate direcțiile și să reflecte cantități semnificative de lumină. Dacă oricare dintre aceste cerințe este încălcată, procedurile standard nu vor funcționa.
Elipsometrele sunt dispozitive extrem de sensibile, capabile să măsoare straturi subțiri ca un atom. Sunt utilizate pe scară largă în producția de semiconductori, unde straturi succesive de material sunt crescute chimic unul peste altul.
Elipsometria este nedistructivă; un material care este măsurat cu un elipsometru nu este afectat negativ de proces. Datorită acestei caracteristici, utilizarea elipsometrelor în științele biologice este în creștere. Materialele biologice sunt mult mai puțin uniforme decât materialele fabricate și, în general, nu au caracteristicile fizice necesare pentru elipsometria tradițională. Noi tehnici, cum ar fi utilizarea mai multor elipsometre dispuse în unghiuri diferite, au fost dezvoltate pentru a lucra cu astfel de materiale.