Elipsometrija je optička tehnika za mjerenje debljine i optičkih svojstava iznimno tankih filmova ili slojeva materijala. Mjerljiva svojstva su indeks loma, odnosno koliko je svjetlost savijena, i razina apsorpcije svjetlosti, nazvana koeficijent apsorpcije. Elipsometar je uređaj koji se koristi za obavljanje ovih mjerenja.
Elipsometri rade tako što osvjetljavaju materijal dobro definiranim izvorom svjetlosti i hvataju odraz. Moderni elipsometri koriste lasere, obično helij-neonske lasere, kao izvor. Snop elipsometra najprije prolazi kroz polarizator tako da je dopušteno proći samo svjetlost usmjerena u poznatom smjeru. Zatim prolazi kroz uređaj nazvan kompenzator, koji eliptički polarizira svjetlosnu zraku. Preostalo svjetlo se tada odbija od materijala koji se proučava.
Analiza ovisi o Snellovom zakonu; kada snop svjetlosti udari u materijal, neki će se odmah reflektirati, a neki će proći na drugu stranu materijala prije nego što se reflektiraju. Mjerenjem razlike između dva odraza može se odrediti debljina uređaja. Reflektirana svjetlost također prolazi kroz promjenu polarizacije; ova promjena se koristi za izračunavanje indeksa loma i koeficijenta apsorpcije.
Da bi elipsometar ispravno radio, materijal koji se ispituje mora zadovoljiti određena fizička svojstva. Uzorak mora biti sastavljen od malog broja dobro definiranih slojeva. Slojevi moraju biti optički homogeni, imati identičnu molekularnu strukturu u svim smjerovima i odražavati značajne količine svjetlosti. Ako se bilo koji od ovih zahtjeva prekrši, standardni postupci neće funkcionirati.
Elipsometri su izuzetno osjetljivi uređaji, sposobni mjeriti slojeve tanke kao jedan atom. Oni se široko koriste u proizvodnji poluvodiča gdje se uzastopni slojevi materijala kemijski uzgajaju jedan na drugom.
Elipsometrija je nedestruktivna; na materijal koji se mjeri elipsometrom proces ne utječe negativno. Zbog ove značajke sve je veća upotreba elipsometara u biološkim znanostima. Biološki materijali su daleko manje ujednačeni od proizvedenih materijala i općenito nemaju fizičke karakteristike potrebne za tradicionalnu elipsometriju. Nove tehnike, kao što je korištenje više elipsometara raspoređenih pod različitim kutovima, razvijene su za rad s takvim materijalima.