Jestliže světlo přechází z prostředí opticky hustšího (sklo) do prostředí opticky řidšího (vzduch) nastává lom od kolmice a s rostoucím úhlem dopadu α se zvětšuje i úhel lomu β. Při tzv. mezním úhlu dopadu αm dosáhne úhel lomu největší možné hodnoty β = 90°. Úhel αm je největší úhel, při kterém ještě nastává lom světla a lomený paprsek splývá s rozhraním. Při větších úhlech dopadu již světlo do druhého prostředí nepronikne a jen se od rozhraní odráží. I když se při dopadu světla na rozhraní vždy jeho část odráží, při úplném odrazu se odráží všechno dopadající světlo. Tento jev objevil v Praze roku 1604 Johanes Kepler.
Hodnotu mezního úhlu αm určíme ze Snellova zákona
tedy
Použijeme–li jako opticky řidší prostředí vakuum nebo vzduch (n2 = 1), pak můžeme vztah přepsat ve tvaru
Změřením mezního úhlu v daném prostředí můžeme určit index lomu dané látky. Na tomto principu jsou založeny přístroje pro měření indexu lomu – refraktometry.
Jestliže vypočítáme mezní úhel pro rozhraní sklo – vzduch, získáme hodnotu 42°, která má velký praktický význam. Využívá se např. u tzv. odrazného hranolu, který je součástí řady optických přístrojů, např. triedru, některých typů mikroskopů, hledáčků kamer apod. Odrazný hranol je vybroušen do takového tvaru, aby světlo dopadalo na vnější povrch hranolu kolmo, ale na vnitřní stěnu pod úhlem 45°, kdy nastává úplný odraz světla. Použití odrazných hranolů má řadu výhod. Energetické ztráty úplným odrazem jsou daleko menší, než při odrazu na zrcadle; odrazivost se u odrazných hranolů během času téměř vůbec nezhoršuje; nevznikají dvojité obrazy; odrazné plochy jsou pevné, svírají neproměnné úhly apod.
Průchod paprsku optickým hranolem.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Mezný úhel diamantu je asi 24° 30´, což je velmi malá hodnota. Protože světlo často dopadá na vnitřní stěnu diamantu pod větším úhlem, odráží se od ní. Velký index lomu a tedy malý mezní úhel diamantu způsobují jeho silný třpyt, který umožňuje rozlišit pravý diamant od napodobeniny.
