굴절률이 큰 투명매질에서 작은 투명매질로 빛이 입사할 때, 그 경계면에서 빛이 100% 반사되는 현상. 이때 굴절각은 입사각보다 크고, 어떤 입사각에서는 굴절각이 90˚가 된다.

이때의 입사각을 임계각(臨界角)이라 하며, 입사각이 임계각을 넘게 되면 전반사가 일어난다.

물(굴절률 1.33)에서 공기 중으로 나오는 빛의 임계각은 48˚30’이며, 유리(굴절률 1.52)에서 공기의 경우는 41˚10’이다.

금속거울 등으로 99% 이상의 안정된 반사율을 얻기는 어렵지만, 전반사는 반사율이 100%이고 영속적이다.

직각이등변삼각형의 유리로 된 프리즘에서 등변의 한쪽 측면에 수직으로 빛을 입사시키면 밑면에 대한 입사각이 유리와 공기 사이의 임계각을 넘어 빛은 전반사된다.

전반사된 빛은 나머지 등변의 측면을 수직으로 나오게 된다.

이와 같은 프리즘을 전반사 프리즘이라고 한다.