Повне відображення в оптично щільного середовищі
Проведемо такий експеримент: будемо пускати промінь світла з товщі води у напрямку до її поверхні. Оскільки вода є оптично більш щільною, ніж повітря (1,33>1,00029), то кут падіння θ1 буде менше кута заломлення θ2. Тепер, будемо поступово збільшувати θ1, відповідно буде збільшуватися і θ2, при цьому нерівність θ1<θ2 завжди залишається вірним.
Настане такий момент, коли θ1<90o, а θ2 = 90o. Цей кут θ1 називається критичним для пари середовищ вода-повітря. Будь-які кути падіння, які більше його, призведуть до того, що ніяка частина променя не перейде через кордон вода-повітря в менш щільну середу. Весь промінь на кордоні зазнає повне відображення.
Розрахунок критичного кута падіння θc виконується за формулою:
θc = arcsin(n2/n1).
Для середовищ вода і повітря він дорівнює 48,77 o.
Зазначимо, що це явище не є оборотним, тобто при русі світла з повітря у воду критичного кута не існує.
Описане явище використовується в роботі оптичних волокон, а також разом з дисперсією світла є причиною появи первинної і вторинної веселок під час дощу.
