定义
如果光来自光学密度较大的介质并且入射角足够大，则入射在两种透明介质边界上的光被完全反射的现象。
全内反射是指如果入射角（即与垂直入射的角度偏差）大于所谓的临界角，则光在两种透明介质之间的界面处完全反射。 该临界角由方程决定
其中n1是光束来自的介质的折射率，并且n2其他介质的折射率。 超出该角度，计算输出角度的斯涅尔定律对于任何实际输出角度都无法实现。 从本质上讲，沿界面的波矢量分量对于入射光束和透射光束必须相同，对于入射光束来说是如此之大，以至于即使输出角度为90°，它也无法与透射光束相匹配。
图1：对于穿过玻璃块的上部光束，全内反射发生在上部界面，但不发生在右侧，因为它要求入射角高于临界角。此外，对于较低的光束，没有全内反射，因为它来自折射率较小的介质。
图2显示了s和p偏振的反射率如何取决于入射角，如果光来自折射率为1.47的介质（例如，1064nm处的二氧化硅），并且界面的另一侧有空气。 对于s和p偏振，反射率在临界角（在本例中为43.6°）以上变为100%（假设表面质量完美）。
图2：功率反射率对入射角的依赖性，如果光来自1.47的介质，并且界面的另一侧有空气 （n= 1）。
全内反射的应用
全内反射现象以多种形式应用：
- 光在光纤中的引导可以在此基础上理解。 多模光纤的接受角可以使用上述方程结合输入面折射的斯涅尔定律来计算。
- 单片环形谐振器可以制造在所有或部分界面发生全内反射的地方。 有关示例，请参阅有关非平面环形振荡器的文章。
- 在板坯激光器中，全内反射允许人们通过增益介质实现锯齿形路径，这具有各种优点。 倏逝场也可以以各种方式利用，例如在化学传感器或原子光学实验中。
效果也可能令人不安：
- 特别是在平板激光器中，全内反射会导致寄生激光。
- 在发光二极管中，全内反射使得难以有效地提取产生的光。
反射过程的细节
尽管所有光功率都反映在界面上，即根本没有传输功率，但光场在某种程度上穿透了第二种介质 该倏逝波的场振幅呈指数衰减 - 在大多数情况下，衰减长度非常短，因此某些场强度只能在非常靠近界面的地方检测到。 只有对于接近临界角的光束角，衰减相对较慢。 指数衰减可以理解为垂直于界面的假想波矢量分量的结果。 Poynting矢量没有垂直于界面的分量，因为在该方向上没有能量传输。
另一个细节是反射光束相对于预期位置的小横向位移。 这对应于一个反射点，该反射点不在界面处，但略微移动到第二种介质中。 这种转变被命名为古斯-汉臣效应，以发现它的人的名字命名[1]。
受挫全内反射
如果密度更高的第三光学介质存在第二界面，以至于它接触倏逝场，则一些光可能会透射到第三种介质中，并且界面的反射率会相应降低。 这种现象被称为受挫全内反射（FTIR） - 这有点误导，因为反射不再是完全的。 这种效应可以解释为一种隧道。
例如，受挫全内反射可用于光学谐振器的输入/输出耦合。 当棱镜越来越靠近谐振器的反射点时，越来越多的光可以耦合进或出。 距离控制需要非常精确，因为耦合强度对间隙宽度的微小变化反应非常敏感。
参考文献
[1] F. Goos and H. Hänchen, “Über das Eindringen des totalreflektierten Lichtes in das dünnere Medium”, Ann. Physik 435 (5), 383 (1947), doi:10.1002/andp.19434350504
