Su içindeki bir ışık ışınının su yüzeyine ulaştığında hangi durumda tam yansımaya uğrayacağını açıklamak için, öncelikle tam yansıma kavramını tanımlamak gerekir. Tam yansıma, ışığın çok kırıcı ortamdan az kırıcı ortama geçerken gelme açısının sınır açısından büyük olduğu durumda gerçekleşen yansıma olayıdır. Tam yansımada, ışık diğer ortama geçemez ve tamamen ilk ortamda kalır.
Su içindeki bir ışık ışınının su yüzeyine ulaştığında tam yansımaya uğraması için, gelme açısının suyun sınır açısından büyük olması gerekir. Suyun sınır açısı ise Snell yasasına göre hesaplanabilir. Snell yasası şöyledir:
n1 sin θ1 = n2 sin θ2
Burada n1 ve n2 kırılma indisleri, θ1 ve θ2 ise gelme ve kırılma açılarıdır. Su yüzeyinde kırılma açısı 90° olduğunda sınır açısı elde edilir. Bu durumda Snell yasası şöyle yazılabilir:
n su sin θ su = n hava sin 90°
Burada n su = 1,33 ve n hava = 1’dir. Bu değerleri yerine koyarsak:
sin θ su = 1/1,33
θ su = arcsin (1/1,33) = 48°
Yani suyun sınır açısı yaklaşık olarak 48°’dir. Bu demektir ki, su içindeki bir ışık ışınının gelme açısı 48°’den büyük olduğunda tam yansımaya uğrar. Örneğin, gelme açısı 60° olan bir ışık ışını su yüzeyinden tamamen yansır ve havaya geçemez.
