Η ελλειψομετρία είναι μια οπτική τεχνική για τη μέτρηση του πάχους και των οπτικών ιδιοτήτων εξαιρετικά λεπτών μεμβρανών ή στρωμάτων υλικού. Οι μετρήσιμες ιδιότητες είναι ο δείκτης διάθλασης, ή πόσο φως κάμπτεται, και το επίπεδο απορρόφησης φωτός, που ονομάζεται συντελεστής απορρόφησης. Ένα ελλειψόμετρο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αυτών των μετρήσεων.
Τα ελλειψόμετρα λειτουργούν εκπέμποντας μια καλά καθορισμένη πηγή φωτός σε ένα υλικό και συλλαμβάνοντας την ανάκλαση. Τα σύγχρονα ελλειψόμετρα χρησιμοποιούν λέιζερ, συνήθως λέιζερ ηλίου-νέον, ως πηγή. Η δέσμη του ελλειψομέτρου περνά πρώτα από έναν πολωτή, έτσι ώστε να επιτρέπεται να περάσει μόνο το φως που προσανατολίζεται σε μια γνωστή κατεύθυνση. Στη συνέχεια περνά μέσα από μια συσκευή που ονομάζεται αντισταθμιστής, η οποία πολώνει ελλειπτικά τη φωτεινή δέσμη. Το υπόλοιπο φως στη συνέχεια αναπηδά από το υπό μελέτη υλικό.
Η ανάλυση εξαρτάται από το νόμο του Snell. Όταν μια δέσμη φωτός χτυπήσει ένα υλικό, μερικά θα αντανακλούν αμέσως και κάποια θα περάσουν στην μακρινή πλευρά του υλικού πριν ανακλαστούν. Μετρώντας τη διαφορά μεταξύ των δύο ανακλάσεων, μπορεί να προσδιοριστεί το πάχος της συσκευής. Το ανακλώμενο φως υφίσταται επίσης μια αλλαγή στην πόλωση. Αυτή η αλλαγή χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του δείκτη διάθλασης και του συντελεστή απορρόφησης.
Για να λειτουργήσει σωστά ένα ελλειψόμετρο, το υλικό που εξετάζεται πρέπει να ικανοποιεί ορισμένες φυσικές ιδιότητες. Το δείγμα πρέπει να αποτελείται από μικρό αριθμό καλά καθορισμένων στρωμάτων. Τα στρώματα πρέπει να είναι οπτικά ομοιογενή, να έχουν την ίδια μοριακή δομή προς όλες τις κατευθύνσεις και να αντανακλούν σημαντικές ποσότητες φωτός. Εάν παραβιαστεί κάποια από αυτές τις απαιτήσεις, οι τυπικές διαδικασίες δεν θα λειτουργήσουν.
Τα ελλειψόμετρα είναι εξαιρετικά ευαίσθητες συσκευές, ικανές να μετρούν στρώματα τόσο λεπτά όσο ένα άτομο. Χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή ημιαγωγών όπου διαδοχικά στρώματα υλικού αναπτύσσονται χημικά το ένα πάνω στο άλλο.
Η ελλειψομετρία δεν είναι καταστροφική. ένα υλικό που μετράται από ένα ελλειψόμετρο δεν επηρεάζεται αρνητικά από τη διαδικασία. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, η χρήση ελλειψομέτρων στις βιολογικές επιστήμες αυξάνεται. Τα βιολογικά υλικά είναι πολύ λιγότερο ομοιόμορφα από τα βιομηχανικά υλικά και γενικά δεν έχουν τα απαραίτητα φυσικά χαρακτηριστικά για την παραδοσιακή ελλειψομετρία. Νέες τεχνικές, όπως η χρήση πολλαπλών ελλειψομέτρων διατεταγμένων σε διαφορετικές γωνίες, έχουν αναπτυχθεί για την εργασία με τέτοια υλικά.