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光波从接触到光学组件表面，到离开光学组件表面的短暂时间里，其偏极状态（polarization state)一定会改变。椭圆偏光仪，既是一种用来量测光波穿透光学组件，或从光学组件表面反射前后偏极状态改变情形的仪器。由于此种偏极状态的改变是光波与光学组件材料产生交互作用的结果，因此可由偏极状态的改变情形，反推得到光学组件表面的物理特性。这里所谓的光学组件表面有可能是光学组件的表面，也有可能是单层膜或多层膜的堆栈，也可能是光学组件表面的污染层。
光藉由非零度入射角至样品表面而反射, 因为样品的厚度及对光的反应（吸收或透明…）而产生极化状态的改变（产生相位及振幅的改变），此量测方式我们称为椭圆仪量测。量测时对于每个波长,我们得到两个独立的参数.