Phản xạ toàn phần là hiện tượng xảy ra khi một tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn dưới góc tới đủ lớn, khiến toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường ban đầu thay vì truyền ra ngoài. Ứng dụng quan trọng và phổ biến nhất của hiện tượng này là trong công nghệ cáp quang truyền dẫn tín hiệu ánh sáng. Nhờ phản xạ toàn phần, tín hiệu ánh sáng mang thông tin có thể truyền đi xa hàng nghìn kilomet trong các sợi cáp mảnh mà không bị thất thoát năng lượng ra môi trường xung quanh, điều này giúp hệ thống mạng viễn thông ngày càng nhanh chóng, ổn định và hiệu quả.

Ngoài viễn thông, phản xạ toàn phần cũng được sử dụng rộng rãi trong chế tạo kính tiềm vọng, dụng cụ y tế và thiết bị đo lường quang học. Ví dụ, trong kính tiềm vọng được lắp đặt ở tàu ngầm hoặc tháp quan sát chiến trường, hiện tượng phản xạ toàn phần trong các lăng kính giúp chuyển hướng đường đi của tia sáng, cho phép người sử dụng quan sát xung quanh mà không lộ diện. Trong lĩnh vực y tế, nhiều loại thiết bị nội soi quang học áp dụng hiệu quả phản xạ toàn phần để dẫn truyền hình ảnh bên trong cơ thể con người ra màn hình máy tính, hỗ trợ bác sĩ trong việc chuẩn đoán và điều trị hiệu quả các bệnh lý phức tạp.

Bên cạnh đó, phản xạ toàn phần còn góp phần tạo nên một số hiện tượng tự nhiên thú vị và cũng được con người khai thác trong thực tiễn. Một ví dụ quen thuộc là hiện tượng “hồ nước” trên mặt đường vào những ngày nắng nóng, thực chất chính là ánh sáng từ bầu trời bị phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa không khí nóng gần mặt đất và lớp không khí lạnh phía trên. Đồng thời, trong các hồ bơi hay bể kính, nhờ hiệu ứng này mà người bơi có thể dễ dàng nhìn thấy hình ảnh bóng người phản chiếu rõ ràng dưới mặt nước. Những ứng dụng ấy đều góp phần chứng minh vai trò to lớn của phản xạ toàn phần trong cuộc sống thường ngày và nền khoa học công nghệ hiện đại.