Para incidência normal, o raio refratado é perpendicular à interface dos dois meios (Figura 1a). Em incidência oblíqua (i > 0°), o raio luminoso aproxima-se da normal, tendo-se R < i (Figura 1b). Para valores crescentes do ângulo de incidência, verifica-se que, à medida que este se aproxima de 90° (incidência razante), o ângulo refratado (R ) tende para um valor máximo L, denominado ângulo limite (Figura 1c).

Aplicando a Lei de Snell-Descartes ao caso da refração limite entre dois meios de índices de refração n_a e n_b > n_a, obtem-se sucessivamente:

\(n_a\sin(i)=n_b\sin(R)\)

\(n_a\sin(90°)=n_b\sin(L)\)

\(\sin(L)=\frac{n_a}{n_b}\)

Sendo n_a < n_b, podemos escrever:

\(\sin(L)=\frac{n_{menor} }{n_{maior} }\)

\(L=\arcsin\left(\begin{array}{c}\frac{n_{menor}}{n_{maior}} \end{array}\right) \)

Quando luz monocromática se propaga de um meio com maior índice de refração para outro de menor índice de refração, nem todo raio luminoso sofre refração. Esta situação corresponde à propagação da luz do meio B para o meio A (n_a < n_b). Em incidência normal (Figura 2a), continua a não haver desvio do raio refratado em relação ao incidente. Para incidência oblíqua (Figura 2b), contudo, o raio luminoso afasta-se da normal (R > i). Aumentando gradualmente o ângulo de incidência, o raio refratado aproxima-se da direção razante. Neste caso, a refração limite ocorre para um ângulo de incidência i = L (Figura 2c), para o qual o ângulo de refração atinge o valor máximo de 90°.

No entanto, para este sentido de propagação, ou seja, do meio com maior índice de refração para o de menor, o ângulo de incidência pode ser maior que o ângulo limite. Quando isto ocorre, não há refração e a luz sofre o fenómeno de reflexão total (Figura 2d).

Assim, para haver reflexão total, são necessárias duas condições:

1. Sentido de propagação da luz: do meio com maior índice de refração para o de menor.
2. Ângulo de incidência maior que o ângulo limite:i > L.