Пусть луч падает на границу раздела двух сред. С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле падения i1=p¤2угол преломления не окажется равным p¤2. Угол iпр называется предельным углом. При углах падения i1>iпр весь падающий свет полностью отражается.
По мере приближения угла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного—растет. Если i1=iпр , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего. Таким образом, при углах падения в пределах от iпр до p¤2 луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.
Предельный угол iпр можно определить из формулы для закона преломления (n1sin i1= n2sin i2) при подстановке в нее i2=p¤2. Тогда sin iпр= n2/ n1= n21. (1)
Уравнение (1) удовлетворяет значениям угла iпр при n2£ n1. Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.
Явление полного отражения используется в световодах, представляющих собой тонкие, произвольным образом изогнутые нити (волокна) из оптически прозрачного материала. В волоконных деталях применяют стеклянное волокно, световедущая жила (сердцевина) которого окружается стеклом—оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Свет, падающий на торец световода под углами, большими предельного, претерпевают на поверхности раздела сердцевины и оболочки полное отражение и распространяется только по световедущей жиле.
Таким образом, с помощью световода можно как угодно искривлять путь светового пучка. Диметр световедущих жил лежит в пределах от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Для передачи изображений, как правило применяются многожильные световоды. Вопросы передачи световых волн и изображений изучаются в специальном разделе оптики—волоконной оптике. Светеводы используются в электронно-лучевых трубках, в электронно-счетных машинах, для координирования информации, в медицине, для целей интегральной оптики и т. д.