Propagacja fali elektromagnetycznej

Całkowite wewnętrzne odbicie

Jeżeli wiązka energii uderza w granicę ośrodka pod kątem α większym niż Θ_lim, to ulega całkowitemu odbiciu. Kąt, powyżej którego następuje takie całkowite wewnętrzne odbicie, nazywany jest kątem krytycznym Θ_lim.

Wykres po prawej stronie przedstawia występowanie kąta krytycznego, a tym samym całkowitego wewnętrznego odbicia, gdy front fali elektromagnetycznej przechodzi z ośrodka optycznie gęstego do ośrodka optycznie cieńszego. Ośrodek optycznie gęstszy oznaczony jest kolorem ciemnoniebieskim i charakteryzuje się (większym) współczynnikiem załamania n₁, ośrodek cieńszy kolorem tła i mniejszym współczynnikiem załamania n₂.

Kąt krytyczny oblicza się według równania:

(1)

Całkowite wewnętrzne odbicie jest przyczyną zjawisk naturalnych, takich jak miraż lub jak pozornie mokre ulice w letnim upale. W propagacji fal elektromagnetycznych jest przyczyną takich anomalii jak suprarefrakcja i kanałowość (ducting). W praktyce w kablach światłowodowych stosuje się całkowite wewnętrzne odbicie.