光线在镜子上会在其到达的所有角度下反射。 然而，在有些情况下，光可能只从某些角度反射，而不能从其他角度反射，导致我们称为“全内反射”的现象。 这种现象可以通过在完全平静的水面下工作的潜水员将强光手电筒直接向上照亮而说明。 如果光线以直角照射水面，它会继续以投射到空气中的垂直光束的形式直接离开水面。 如果光束与水表面角度较小，即在倾斜角度下照射表面，则光束将从水中射出，但会因折射而向水表面的平面弯曲。 出射光束与水表面之间的角度将小于光束与水面下表面之间的角度。

如果潜水员继续以更大的角度向水面倾斜照射光线，从水中出射的光束将越来越靠近水面，直到在某个点与水面平行。 由于光线因折射而弯曲，在水下光线达到相同角度之时，出射的光束将与表面平行。？ 出射光束与表面平行处的点在水的临界角出现。 如果光束的角度再大一点，则完全不会出射。 所有的光不会被折射，而是在水表面上反射回水中，就像在镜子表面反射那样。

无论凸面镜所反射物体的位置如何，所形成的图像总是正立的、缩小的虚像。 本互动教程探讨了移动物体远离镜子表面如何影响镜后形成的虚像的大小。

全内反射的原理是光在光纤传输中的基础，让内窥镜检查等医疗程序、编码为光脉冲的电话语音传输以及其他设备成为可能，例如显微镜和其他需要精确照明效果的其他任务中广泛采用的光纤照明器。 双筒望远镜和单镜头反光照相机中使用的棱镜也利用了全内反射原理，让图像通过多个90度角进入用户的眼睛中。 在光纤传输中，进入光纤一端的光在以之字形通向另一端时，于光纤内壁上完成了多次内部反射，且没有任何光会穿过光纤的薄内壁逃逸。 这种“管道式”传输方法可让光保持传播很长的距离，并沿光纤路径进行多次旋转。

全内反射只有在某些条件下才可能实现。 要求光在折射率相对较高的介质中传播，且其折射率必须高于周围的介质。 因此，水、玻璃和许多塑料制品适合在空气中使用。 如果选择了合适的材料，光纤或光导管内的光反射将在与内表面成浅角下发生（见图7），并且所有光都被完全包含在导管内，直到其从远端离开。 但在光纤的入口处，光必须以高入射角照射末端，才能穿过边界进入光纤内内部。

许多光学仪器和设备都充分利用了反射原理，包括常应用各种机制来减少参与成像的表面的反射。 抗反射技术背后的概念是控制光学设备中使用的光，使光线从其预期和有益的表面反射，而不会在对观察图像产生有害影响的表面上反射。 无论是显微镜、相机还是其他光学设备，现代透镜设计中最重要的一项进步是抗反射涂层技术的改进。

了解各种抗反射涂层的组合如何影响穿过或反射自透镜表面的光的百分比。 本教程也探讨了反射率与入射角的关系。

在透镜表面使用由某些材料制成的薄涂层时，可有助于减少光线通过透镜系统时可能出现的不必要的表面反射。 光学像差得到高度校正的现代透镜通常由多个单独的透镜或透镜元件组成。它们以机械方式固定在一个镜筒或透镜管中，或者更确切地称为透镜或光学系统。 这种系统中的每个空气玻璃界面，如果没有涂层以减少反射，则可以反射表面法线入射光束的4%到5%，导致法线入射下95%到96%的透射值。 应用具有专用折射率的四分之一波长厚抗反射涂层，可以让透射值增加3%到4%。

现代显微镜物镜以及为相机和其他光学设备设计的物镜，已经变得越来越复杂，可能有15个或以上的独立透镜元件并有多个空气玻璃界面。 如果所有元件都没有涂层，仅轴向光线在透镜中的反射损失就会让透射率值降低至50%左右。 过去，单层涂层常用于减少眩光和提高透光率，但已被多层涂层所取代，从而可以得到超过99.9%的可见光透射率。

图8中显示了光波反射自和/或穿过涂有两层抗反射层透镜元件的示意图。 入射波以一定角度照射第一层（图8中的A层），导致部分光被反射（R0），而部分光穿过第一层。 到达第二层抗反射层（B层）时，另一部分的光（R1）以相同角度反射，并与从第一层反射的光相干涉。 剩余的部分光波继续传播到玻璃表面，并在此再次被部分反射和部分透射。 玻璃表面（R2）反射的光与从抗反射层反射的光相干涉（建设性和破坏性）。 抗反射层的折射率不同于玻璃和周围介质（空气），并且根据具体透镜元件中玻璃的成分精挑细选，以得到所需的折射角。 当光波穿过抗反射涂层和玻璃透镜表面时，几乎所有的光（取决于入射角）最终都会穿过透镜元件传输并聚焦形成图像。

尽管大多数显微镜和透镜制造商现在都用自己的专利涂层配方生产，氟化镁仍是用于制作光学抗反射薄涂层的众多材料之一。 这些抗反射措施的整体效果是，由于增加了可见光波长的传输，减少了眩光的不必要反射，并消除了可见光光谱范围之外不必要波长的干扰，因而让光学设备的图像质量得到了显著改善。

可见光的反射是光行为的一种特性，也是所有现代显微镜功能的基础。 光通常在显微镜内的一个或多个平面镜上反射，从而形成穿过透镜的光路，构成了我们在目镜中看到的虚像。 显微镜还利用了分束器，让部分光得到反射，同时将部分光传输到光学系统的不同部分。 显微镜中的其他光学元件，如特殊设计的棱镜、滤光片和透镜涂层，也在形成图像时发挥了作用，而其主要依赖于光反射这一现象。

Thomas J. Fellers和Michael W. Davidson - National High Magnetic Field Laboratory, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Florida, 32310。