Обратимся теперь к пути лучей при различных углах падения, когда свет проходит из одной среды в другую, например из воды в воздух. В случае малого угла падения, как у луча IO (рис. 1), часть лучей отражается в направлении OI` и остается в первой среде, а остальные преломляются в направлении OR и уходят во вторую среду. Такая же картина наблюдается и для луча IО: часть света отражается вдоль линии ОI` а остальные преломляются и идут по линии OR. Поскольку в данном случае свет переходит в среду оптически менее плотную, т. е. имеющую более низкий показатель преломления, угол преломления будет больше угла падения. Следовательно, определенному лучу IО соответствует преломленный луч, скользящий вдоль граничной плоскости. Для лучей, таких, как IO имеющих больший угол падения, соответствующих лучей во второй среде уже нет, или, иными словами, луч полностью отражается в более плотной среде. Предельный угол ION, называемый углом полного внутреннего отражения, связан очень простой зависимостью с показателями преломления двух сред; поскольку угол r в этом случае прямой, то sin r=1, и уравнение (1) принимает вид

n sun i=n`. (2)

Следовательно, если измерен угол полного внутреннего отражения и известен один из показателей преломления, то другой можно легко рассчитать.

Явление полного внутреннего отражения можно хорошо понять, если держать над головой стакан воды и смотреть на свет лампы, стоящей, скажем, на столе и отражающейся от поверхности воды снизу. Это отражение будет несравнимо более ярким, чем-то, какое можно получить при отражении от воды сверху.

Показатель преломления воздуха принят равным единице; строго говоря, таков показатель преломления для вакуума, но различие настолько мало, что оно не может повлиять на точность даже очень тонких определений. Показатели преломления всех веществ меняются в зависимости от цвета, т. е. от длины световой волны, поэтому обычно в качестве стандарта используется желтый свет, испускаемый пламенем натрия; к этому цвету наши глаза наиболее чувствительны. Если имеется подходящее электрическое оборудование, то яркий желтый свет можно получить от натровой лампы; желтое пламя можно также получить путем испарения крупинки соды или соли в пламени лабораторной газовой горелки (горелки Бунзена).