Phản xạ toàn phần

Hiện tượng phản xạ toàn phần (còn được gọi là "phản xạ nội toàn phần")(tiếng Anh: "total internal reflection") là một hiện tượng quang học. Nó được phát biểu thành định luật sau:
Trong định luật trên, góc khúc xạ giới hạn (còn được gọi là "góc khúc xạ tới hạn") được tính theo công thức:
Giải thích hiện tượng dưới góc độ toán học.
Theo định luật Snell, nếu tia sáng khúc xạ sang môi trường mới, thì mối liên hệ giữa góc tới và góc khúc xạ như sau:
suy ra:
Nếu góc tới lớn hơn giá trị góc khúc xạ giới hạn:
thì rõ ràng formula_10 như thế không tồn tại "r" để formula_11, có nghĩa là tia sáng sẽ không bị khúc xạ, mà nó sẽ phản xạ hoàn toàn trở lại môi trường cũ.
Như vậy ta có thể mô tả một cách tổng quát như sau:
Ví dụ:
Ứng dụng và ví dụ trong đời sống.
Lăng kính Porro.
Lăng kính Porro (tiếng Anh: "Porro prism") do nhà phát minh người Italia Ignazio Porro (25/11/1801 - 08/10/1875) sáng chế năm 1850, khi đang làm việc cho hãng Carl Zeiss (Đức), nhằm ứng dụng cải tiến và chế tạo ống nhòm thế hệ mới với nhiều tính năng vượt trội so với loại ống nhòm Galilean sử dụng thấu kính phân kì làm thị kính trước đó
Đây là lăng kính được sử dụng phổ biến nhất cho việc lái ánh sáng và làm quay ảnh.
Lăng kính Porro có hình khối lăng trụ có mặt đáy là tam giác vuông cân.
Lăng kính Porro thường được thiết kế và đặt ở những định hướng đặc biệt, sao cho mặt đến và mặt ra vừa vuông góc lại vừa song song với trục quang. Có 2 cách định hướng:
Người ta thường đem 2 lăng kính Porro ghép thành cặp ghép đôi trực giao, tạo thành hệ lăng kính Porro kép. Trong hệ này, lăng kính thứ hai được xoay formula_16 so với lăng kính thứ nhất. Tia sáng đi qua hệ lăng kính Porro kép sẽ không bị đổi chiều còn hình ảnh đi qua hệ sẽ bị lộn ngược trên xuống dưới, và bị đảo trái sang phải. Hình ảnh qua hệ sẽ bị dịch chuyển vị trí theo chiều ngang và chiều dọc khoảng formula_17 cạnh huyền. Hệ lăng kính này được sử dụng nhiều trong các cơ cấu hai mắt nhìn truyền thống.
Lăng kính Porro được ứng dụng trong ống nhòm, kính tiềm vọng, và các thiết bị quang học khác. Trong các thiết bị này, lăng kính Porro thường được chế tạo với góc bầu nhằm làm giảm khối
 lượng và kích thước.
Một phiên bản của lăng kính Porro là "lăng kính Porro-abbe". Tia sáng đi vào lăng kính này sẽ bị phản xạ toàn phần 4 lần tất cả.
Sợi quang.
Sợi quang (tiếng Anh: "optical fiber").
Sợi quang được cấu tạo bởi:
Để truyền từ đầu này tới đầu kia của sợi quang tia sáng phản xạ toàn phần liên tục ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ bọc.
Sợi quang được ứng dụng nhiều trong viễn thông, được dùng để chế tạo các cáp quang.
Trong y học, nó được dùng trong các thiết bị nội soi.
Các sợi quang còn được dùng để trang trí (như trên cây thông Noel), và trong nghệ thuật.
Ảo ảnh.
Nguyên nhân của các ảo ảnh (tiếng Anh: "mirage") quan sát được trong tự nhiên thường do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp không khí gây nên hiệu ứng khúc xạ và phản xạ toàn phần. Có hai loại ảo ảnh như thế:
Các hiện tượng khác.
Nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần, người thợ lặn có thể quan sát hình ảnh phản xạ của chú rùa biển này trên mặt phân cách giữa mặt biển và không khí.
Chiết suất cao của kim cương, vào khoảng 2,417, lớn hơn so với 1,5 của các thủy tinh thông thường, cũng dễ làm xuất hiện sự phản xạ toàn phần trên mặt trong của kim cương tạo độ lấp lánh. (xem thêm bài kim cương)