全內(nèi)反射，也稱為全TIR，是一種光學(xué)現(xiàn)象。 當(dāng)光從折射率較高的介質(zhì)進(jìn)入折射率較低的介質(zhì)時(shí)，如果入射角大于某個(gè)臨界角θc（光線遠(yuǎn)離法線）射向圓心的光線如何折射，則折射光將消失，全部入射光會(huì)被反射。 請(qǐng)勿進(jìn)入低折射率介質(zhì)。
光學(xué)描述
中等的：
圖1
什么時(shí)候
介質(zhì)中的反射（圖1中藍(lán)光所示）；
僅當(dāng)光從折射率較高的介質(zhì)（也稱為光密介質(zhì)）進(jìn)入折射率較低的介質(zhì)（也稱為光稀介質(zhì)）時(shí)，例如當(dāng)光從玻璃進(jìn)入時(shí)，才會(huì)發(fā)生全內(nèi)反射。 當(dāng)空氣在空氣中時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況，但當(dāng)光從空氣進(jìn)入玻璃時(shí)則不會(huì)發(fā)生。
臨界角
臨界角是折射角為90°時(shí)的入射角。 入射角是相對(duì)于折射邊界測(cè)量的（參見斯涅爾定律圖）。 考慮從玻璃進(jìn)入空氣的光，從界面發(fā)射的光被偏向玻璃板。 當(dāng)入射角充分增大時(shí)，折射角（在空氣中）達(dá)到 90 度。 入射角通過折射界面的法線測(cè)量。 臨界角（
結(jié)果值等于臨界角
是較高密度介質(zhì)的折射率。 該方程是斯涅耳定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。 當(dāng)入射光線正好等于臨界角時(shí)，折射光線將沿著折射界面的切線運(yùn)動(dòng)。 以可見光從玻璃進(jìn)入空氣（或真空）為例，臨界角約為41.5°。
全內(nèi)反射
抑制的
在正常情況下，倏逝波在界面上傳輸?shù)哪芰繛榱恪?然而，如果將具有較高折射率的第三介質(zhì)放置在第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間的界面的幾個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)，則倏逝波將與普通波不同地傳遞能量。 進(jìn)入第二介質(zhì)。 這個(gè)過程稱為受抑全內(nèi)反射（FTIR），與量子隧道非常相似。 如果將電磁場(chǎng)視為光子的波函數(shù)，則量子隧道模型在數(shù)學(xué)上是相似的。 低折射率介質(zhì)可以被認(rèn)為是光子可以穿透的屏障。
FTIR 的透射系數(shù)對(duì)第三和第二介質(zhì)之間的間距高度敏感（直到間隙幾乎閉合，函數(shù)近似指數(shù)），因此這種效應(yīng)通常用于調(diào)制大動(dòng)態(tài)的光傳輸和反射范圍。
相移
全內(nèi)反射的一個(gè)不太為人所知的方面是反射光在反射光和入射光之間具有角相位變化或相移。 從數(shù)學(xué)上講，這意味著菲涅爾反射系數(shù)是復(fù)數(shù)而不是實(shí)數(shù)。 該相移與偏振相關(guān)，并且隨著入射角進(jìn)一步偏離臨界角而逐漸增大。
在隱藏的波浪中
當(dāng)界面發(fā)生全內(nèi)反射時(shí)射向圓心的光線如何折射，光仍會(huì)以較短的距離投射到折射率較低的介質(zhì)中，該距離約為光波波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)，一般為一百納米左右，稱為隱藏矢量波或隱藏矢量場(chǎng)。 隱藏矢量波的電磁場(chǎng)沿著界面的法線方向快速衰減。
應(yīng)用
(1)光纖正是利用了這一原理。 由于反射過程中沒有光損失，信號(hào)可以傳輸?shù)綐O長(zhǎng)的距離，廣泛應(yīng)用于內(nèi)窺鏡和電信領(lǐng)域。 海市蜃樓也是由這一原理產(chǎn)生的，其中光線從較稠密的介質(zhì)（冷空氣）進(jìn)入較稀薄的介質(zhì)（靠近地面的熱空氣）。
（2）全內(nèi)反射熒光顯微鏡利用光全內(nèi)反射過程中產(chǎn)生的隱藏矢量波來激發(fā)非常接近界面（約一百納米）的熒光分子并對(duì)其成像。 該技術(shù)比傳統(tǒng)落射熒光顯微鏡具有更好的空間分辨率，主要用于生命科學(xué)中細(xì)胞膜附近區(qū)域的成像研究。
(3)全內(nèi)反射是汽車雨量傳感器的工作原理，它控制擋風(fēng)玻璃雨刷器。
(4)全內(nèi)反射的另一個(gè)應(yīng)用是光的空間過濾。
(5)雙筒望遠(yuǎn)鏡中的棱鏡使用全內(nèi)反射而不是反射涂層來折疊光路并顯示正立圖像。
(6) 一些多點(diǎn)觸摸屏使用受抑全內(nèi)反射結(jié)合相機(jī)和適當(dāng)?shù)能浖硎叭《鄠€(gè)目標(biāo)。
(7)房角鏡檢查利用全內(nèi)反射來觀察眼睛的角膜和虹膜之間形成的解剖角度。
(8)步態(tài)分析儀器利用受抑全內(nèi)反射結(jié)合高速攝像機(jī)來捕捉和分析實(shí)驗(yàn)室嚙齒動(dòng)物的足跡。
(9)光學(xué)指紋裝置利用受抑全內(nèi)反射來記錄人的指紋圖像，而不需要使用墨水。
(10) 全內(nèi)反射熒光顯微鏡利用 TIR 產(chǎn)生的倏逝波來激發(fā)靠近表面的熒光團(tuán)。 這對(duì)于研究生物樣品的表面特性很有用。
例子
游泳時(shí)，當(dāng)人在水下睜開眼睛時(shí)，可以觀察到全內(nèi)反射。 如果水面平靜的話，它的表面就像一面鏡子。 鉆石的形狀通常也可以最大限度地增加從鉆石背面內(nèi)部反射的光量。 非常高的鉆石折射率提供了一個(gè)小的臨界角，所有進(jìn)入鉆石的光都被反射回來，以優(yōu)化鉆石切工。
