一般來說，當光在兩種不同的透明材料之間移動時，有些光會被折射，有些會被反射。全內反射是一種光學現象，其中從較高折射率區域傳播到較低折射率區域的光線在邊界處被完全反射。

考慮入射角逐漸增大時會發生什么：折射角也逐漸增大，直到在臨界角處，折射光線將相對于法線定向90°。對于所有大于臨界角的入射角，將不會產生折射光線，光線將完全反射回介質中。反射的光線遵循反射定律。

圖：臨界角是指折射角為90°的角。超過這個入射角，沒有光被折射，所有的光都被反射回材料中。

全內反射效應解釋了為什么鉆石比其他材料更閃閃發光。由于鉆石的折射率相對較高（通常為2.42），臨界角很小（約24.4°），因此光線在以足夠陡的角度撞擊鉆石之前通常會經歷多次內部反射。鉆石通常由珠寶商以這樣的方式塑造，即光線只集中在鉆石表面可以出射的幾個地方，從而有助于閃閃發光。光的散射也有助于形成明亮的顏色陣列，這些顏色通常可以從形狀良好的鉆石表面看到。

全內反射的另一個重要應用是光纖技術。光纖充當光線通過一系列全內反射的“管道”。這樣，即使光纖彎曲和扭曲，光也會沿著光纖的長度傳輸。光纖電纜是柔性的，這意味著它們可以將光傳輸到患者胃部或電機內部等難以進入的區域，并從中收集圖像。光纖甚至可以制造得比血管直徑小。

光纖電纜在通信方面比銅線和電纜有幾個優點。光纖輕便、靈活，與傳統的通信布線相比，可以以更低的成本制造。光纖的帶寬也比銅線大，這意味著每單位時間可以傳輸更多的信息。與電信號不同，光也不受溫度波動或附近磁場的影響，因此干擾和“噪音”不那么令人擔憂。