?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。通常椭偏仪的入射角范围是45°到90°。这样在探测材料属性时可以提供灵敏度。每层介质的折射率可以用下面的复函数表示通常n称为折射率，k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，N0的值通常取1.000。
光谱 椭圆偏振仪 (SE) 和光谱反射仪 (SR) 都是利用分析反射光确定电介质，半导体，和金属薄膜的厚度和 折射率。 两者的主要区别在于椭偏仪测量小角度从 薄膜反射的光, 而光谱反射仪测量从薄膜垂直反射的光。入射光角度的不同造成两种技术在成本，复杂度，和测量能力上的不同。 由于椭偏仪的光从一个角度入射，所以一定要分析反射光的偏振和强度，使得椭偏仪对超薄和复杂的薄膜堆有较强的测量能力。 然而，偏振分析意味着需要昂贵的精密移动光学仪器。
标准椭圆偏振理论(或简称椭圆偏振理论)所指的是没有s极化光被转化为p极化光，反之亦然。此情形通常是针对光学第向性的样品，例如非晶相材料或立方晶系结构之晶体材料。另外，若一单光轴的样品，其光轴排列平行表面之法向量，亦可适用标准椭圆偏振理论。其他所有情形，当s极化光会被转化为p极化光且/或反之亦然的状况，则需使用广义椭圆偏振理论，例如任意排列之单光轴样品或双光轴样品。
