美國filmetrics薄膜測厚儀在近代科學技術(shù)的許多部門中對各種薄膜的研究和應用日益廣泛．因此，更加和迅速地測定一給定薄膜的光學參數(shù)已變得更加迫切和重要．在實際工作中雖然可以利用各種傳統(tǒng)的方法測定光學參數(shù)（如布儒斯特角法測介質(zhì)膜的折射率、干涉法測膜厚等），但橢圓偏振法（簡稱橢偏法）具有*的優(yōu)點，是一種較靈敏（可探測生長中的薄膜小于0.1nm的厚度變化）、精度較高（比一般的干涉法高一至二個數(shù)量級）、并且是非破壞性測量．是一種優(yōu)良的測量薄膜納米級厚度的方法．它能同時測定膜的厚度和折射率（以及吸收系數(shù)）．因而，目前橢圓偏振法測量已在光學、半導體、生物、醫(yī)學等諸方面得到較為廣泛的應用．這個方法的原理幾十年前就已被提出，但由于計算過程太復雜，一般很難直接從測量值求得方程的解析解．直到廣泛應用計算機以后，才使該方法具有了新的活力．目前，該方法的應用仍處在不斷的發(fā)展中． 
美國filmetrics薄膜測厚儀計算實驗目的 
(1)了解美國filmetrics薄膜測厚儀計算的基本原理； 
(2）初步掌握美國filmetrics薄膜測厚儀的使用方法，并對薄膜厚度和折射率進行測量． 
實驗原理：
橢偏法測量的基本思路是，起偏器產(chǎn)生的線偏振光經(jīng)取向一定的１/４波片后成為特殊的橢圓偏振光，把它投射到待測樣品表面時，只要起偏器取適當?shù)耐腹夥较颍淮郎y樣品表面反射出來的將是線偏振光．根據(jù)偏振光在反射前后的偏振狀態(tài)變化，包括振幅和相位的變化，便可以確定樣品表面的許多光學特性． 
橢偏方程與薄膜折射率和厚度的測量 
光波的電矢量可以分解成在入射面內(nèi)振動的P分量和垂直于入射面振動的s分量．若用Eip和Eis分別代表入射光的p和s分量，用Erp及Ers分別代表各束反射光K0，K1，K2，…中電矢量的p分量之和及s分量之和，  
公式中，r1p或r1s和r2p或r2s分別為p或s分量在界面1和界面2上一次反射的反射系數(shù)．2δ為任意相鄰兩束反射光之間的位相差．根據(jù)電磁場的麥克斯韋方程和邊界條件，可以證明 
r1p=tan(φ1-φ2)/ tan(φ1+φ2),    r1s =-sin (φ1-φ2)/ sin(φ1+φ2)； r2p=tan(φ2-φ3)/tan(φ2+φ3),    r2s =-sin (φ2-φ3)/ sin(φ2+φ
即的菲涅爾（Fresnel）反射系數(shù)公式．由相鄰兩反射光束間的程差， 
在橢圓偏振法測量中，為了簡便，通常引入另外兩個物理量ψ和Δ來描述反射光偏振態(tài)的變化．它們與總反射系數(shù)的關(guān)系定義為 
上式簡稱為橢偏方程，其中的ψ和Δ稱為橢偏參數(shù)（由于具有角度量綱也稱橢偏角）． 
由式(15.1),式( 15.4),式( 15.5)和上式可以看出，參數(shù)ψ和Δ是n1，n2，n3，λ和d的函數(shù)．其中n1，n2，λ和φ1可以是已知量，如果能從實驗中測出ψ和Δ的值，原則上就可以算出薄膜的折射率n2和厚度d．這就是橢圓偏振法測量的基本原理． 
實際上，究竟ψ和Δ的具體物理意義是什么，如何測出它們，以及測出后又如何得到n2和d，均須作進一步的討論． 
用復數(shù)形式表示入射光和反射光的p和s分量 
Eip=|Eip|exp(iθip)，    Eis=|Eis|exp(iθis)； 
Erp=|Erp|exp(iθrp) ，    Ers=|Ers|exp(iθrs)．