全內反射 (TIR) 是一種光學現象，其中到達界面（邊界）的波從一種介質到另一種介質（例如，從水到空氣）沒有折射到第二（外部）介質中，而是完全反射回 xxx（內部）介質。 當第二種介質比xxx種介質具有更高的波速（即折射率更低），并且波以足夠傾斜的角度入射到界面上時，就會發生這種情況。 例如，當從下方斜向觀察時，典型魚缸中的水對空表面會像鏡子一樣反射水下場景，沒有亮度損失（圖 1）。

TIR 不僅發生在光和微波等電磁波中，還發生在其他類型的波中，包括聲波和水波。 如果波能夠形成窄波束（圖 2），則反射傾向于用射線而不是波來描述； 在性質與方向無關的介質中，例如空氣、水或玻璃，光線垂直于相關的波前。

折射通常伴隨著部分反射。 當波從傳播速度較低（較高折射率）的介質折射到速度較高的介質時——例如，從水到空氣——折射角（出射光線和表面法線之間）大于 入射率（入射光線和法線之間）。 當入射角接近某個閾值（稱為臨界角）時，折射角接近 90°，此時折射光線與邊界表面平行。 隨著入射角增大，超過臨界角，折射條件不再滿足，于是就沒有折射光線，部分反射變成全反射。 對于可見光，從水入射到空氣的臨界角約為49°，從普通玻璃入射到空氣的臨界角約為42°。

TIR 機制的細節會產生更微妙的現象。 雖然根據定義，全反射不涉及能量持續流過兩種介質之間的界面，但外部介質攜帶所謂的漸逝波，該波沿界面傳播，其振幅隨與界面的距離呈指數下降。 如果外部介質無損（完全透明）、連續且范圍無限，則全反射確實是全反射，但如果漸逝波被有損外部介質吸收（衰減的全反射）或轉向，則全反射可能明顯小于全反射 由外部介質的外邊界或嵌入該介質中的物體（受挫 TIR）。 與透明介質之間的部分反射不同，全內反射伴隨著每個偏振分量（垂直或平行于入射平面）的非平凡相移（不僅僅是零或 180°），并且相移隨角度變化 發病率。 Augustin-Jean Fresnel 于 1823 年對這種效應的解釋增加了支持光的波動理論的證據。

菲涅耳的發明菲涅耳菱形體利用相移來修改偏振。 全內反射的效率被光纖（用于電信電纜和成像纖維鏡）和反射棱鏡所利用，例如用于單筒望遠鏡和雙筒望遠鏡的正像普羅/屋脊棱鏡。

盡管全內反射可以發生在任何一種可以說是傾斜入射的波中，包括（例如）微波和聲波，但最常見的是光波。

可以使用普通玻璃或丙烯酸玻璃的半圓柱形塊來演示光的全內反射。 在圖 3 中，光線盒徑向向內投射一束窄光束（光線）。 玻璃的半圓形橫截面允許入射光線保持垂直于空氣/玻璃表面的彎曲部分，然后繼續沿直線朝向表面的平坦部分，盡管它與平坦部分的角度 變化。

在光線與平面玻璃-空氣界面相遇的地方，光線與界面的法線（垂直）之間的角度稱為入射角。 如果這個角度足夠小，光線會被部分反射但大部分會透射，透射部分會折射遠離法線，因此折射角（折射光線與界面法線之間）大于角度 發病率。 目前，我們稱入射角為 θi 和折射角為 θt（其中 t 表示透射，r 表示反射）。 隨著 θi 增加并接近某個臨界角，用 θc（或有時 θcr）表示，折射角接近 90°（即折射光線接近界面的切線），折射光線變暗，而反射光線 光線變得更亮。