薄膜測定法には、大きく分けて光学式と接触式と2つに大別されます。接触式は、金属などの不透明な膜を測定できるメリットがありますが、サンプルを傷つけてしまうので商品の測定が出来ないというデメリットがあります。
光学式測定法には、エリプソメーターとフィルメトリクス社のシステムに用いられている反射率分光法（光干渉方式）の2種類があります。反射率分光法は、ある波長範囲の光をサンプルに対して垂直に照射し、薄膜から反射率を分光測定します。エリプソメーターは入射光が垂直でないこと、2つの偏光を用いている点を除いて反射率分光法とよく似ています。一般的に反射率分光法はエリプソメーターと比較して簡素、安価ですが、あまり複雑でない層構造の測定に限定されます。

基板上にある薄膜がついているサンプルに対して、光が垂直に照射した場合の反射光について考えてみます。この場合は薄膜の上と下の両方で光が反射します。反射した光の量はこれらの2つの反射の合算となります。この2つの界面からの反射は光の波のような性質により、お互いの位相関係で明るさが加算されたり、減算されたりします。お互いの位相関係は2つの反射の光路、すなわち、膜厚、光学定数、光の波長で決まります。光路が波長の整数倍のとき、反射の位相が合い、強め合う方向で加算されることになります。透明な膜に対して直角に光が入射するときは2nd = iλ（dは膜厚、iは整数、係数2は光が膜を2度通り抜けることを意味しています）の場合にこの現象が発生します。逆に言うと、位相が合った状態から1/2波長ずれたとき、即ち2nd = (i+1/2)λのとき、反射の位相がずれて打ち消し合う方向で減算されることになります。これらの反射は下記の1つの式で表すことができます。
このことから、下記に示すように膜の反射率は、1/λ毎に周期的に変化することがわかります。つまり、ある波長範囲でみると、膜厚が厚いほど反射率の周期の数が多くなり、薄くなると、周期の一部しか表示されない場合もあります。

実際の反射スペクトラムは、下記の図のように膜厚が厚くなると波数が多くなります(周波数が高くなります)。

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