det at lys som treffer grenseflaten til et stoff, ikke går inn i stoffet, men blir fullstendig reflektert. Totalrefleksjon kan oppstå når lys går fra et stoff med høyere til et stoff med lavere brytningsindeks, f.eks. fra glass til luft. Lysstrålene brytes da fra innfallsloddet, og brytningsvinkelen blir større enn innfallsvinkelen, men den kan ikke bli større enn 90 ° (streifende stråler). Den tilsvarende innfallsvinkel kalles grensevinkelen. Ved større innfallsvinkel blir alt lyset kastet tilbake, totalreflektert.
I optiske instrumenter benyttes totalrefleksjon fra baksiden av et prisme for å oppnå fullkommen speiling. Et stoffs brytningsindeks kan bestemmes ved å måle grensevinkelen for totalrefleksjon.