Para entenderlo, consideremos un rayo de luz que viaja de un medio con índice de refracción $n_1$ (más denso) a otro con índice de refracción $n_2$ (menos denso), donde $n_1 > n_2$. Cuando el rayo incide sobre la superficie de separación, una parte se refleja y otra parte se refracta. La dirección del rayo refractado está dada por la Ley de Snell:

Donde $\theta_1$ es el ángulo de incidencia y $\theta_2$ es el ángulo de refracción. Como $n_1 > n_2$, para que la igualdad se cumpla, $\sin(\theta_1)$ debe ser menor que $\sin(\theta_2)$, lo que implica que $\theta_1 < \theta_2$. Esto significa que el rayo refractado se aleja de la normal.A medida que el ángulo de incidencia $\theta_1$ aumenta, el ángulo de refracción $\theta_2$ también aumenta. Existe un ángulo de incidencia particular, llamado ángulo crítico ($\theta_c$), para el cual el ángulo de refracción es $90^\circ$. Es decir, el rayo refractado se propaga tangencialmente a la superficie de separación. Para el ángulo crítico, la Ley de Snell se convierte en:

Las condiciones para que se produzca la reflexión total interna son las siguientes:1. El rayo de luz debe viajar de un medio con mayor índice de refracción a un medio con menor índice de refracción (es decir, de un medio ópticamente más denso a uno ópticamente menos denso, $n_1 > n_2$). Por ejemplo, de agua a aire, o de vidrio a aire.2. El ángulo de incidencia ($\theta_1$) debe ser mayor que el ángulo crítico ($\theta_c$). Si $\theta_1 > \theta_c$, el rayo de luz no puede refractarse en el segundo medio, y se refleja completamente de vuelta al primer medio, cumpliendo las leyes de la reflexión (ángulo de incidencia igual al ángulo de reflexión).