1870年的一天，英國皇家學會的演講廳內座無虛席。物理學家丁達爾從容地走上講台，他清了清嗓子說：“幾個月之前有位朋友告訴我，從酒桶裏流出來的酒竟會熠熠發光，真是不可思議。我聽了之後也覺得奇怪，諸位對此也一定存有疑慮，所以我先來演示一番。”說著，他走到放在講桌上的水桶旁，拔掉塞在水桶側麵孔上的木塞，並用光從水桶上麵向水麵照明。觀眾們都出乎意料地看到了這樣的奇跡：發光的水從水桶的小孔裏流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。這究竟是為什麼？難道光線不再是直進了嗎？丁達爾接著解釋說：“原來這是全反射起的作用，表麵上看，光好像走著彎路，實際上光是在彎曲的水流的內表麵發生了多次的反射，光走過的是一條曲曲折折的折線哩！”
那麼光在水中為什麼會發生多次反射呢？丁達爾的觀點是：當光從水中射向空氣，也就是從光密媒質射向光疏媒質的時候，折射角隨著入射角的增大而增大，並且折射角總要大於入射角。因此當入射角大於某一臨界角θ時，折射角就會大於90°。也就是說，入射光將全部折回原來的媒質，不再進入到光疏媒質裏去，這種現象稱為全反射。很容易計算光由水射向空氣時發生全反射的臨界角為48.5°。
這是一個不大的角度，水流中的光線射到內表麵的入射角都要超過這個臨界角，所以它隻能一次次地被反射，曲曲折折地前進了。隻要我們留意，全反射現象是經常可以見到的。在清晨，我們可以看到荷葉上的露珠閃爍著耀眼的光芒，這就是因為光在水珠內發生了全反射的緣故。美麗的寶石光彩奪目，也是全反射的作用。天然的金剛石並不是非常美麗的，常常要經過加工才能發出光彩，工匠在鑽石上磨出許多棱邊，使大部分光線能在它眾多的內表麵發生多次全反射，最後散射開來，這樣在各個方向上都有它的反射光線，所以無論從哪個角度看金剛石鑽石總是那樣晶瑩透亮、光彩照人。用玻璃或其他材料磨製的仿寶石，由於折射率比金剛石大，臨界角也大，光線在這些仿製品裏就沒有那麼容易發生全反射，所以就不如金剛石晶亮了。
丁達爾的全反射實驗引起了人們的興趣。有人想到玻璃的折射率比水大，內壁更容易發生全反射。如果把玻璃管彎曲成文字形狀，再把光射入彎曲的玻璃管的一端，那麼光在玻璃管內多次反射，形成了一個熠熠閃亮的文字。不久，由這種發光字組成的廣告語出現在倫敦的街頭巷尾，夜裏看來似火樹銀花一般，招徠了不少顧客。
現在，讓我們取一個玻璃杯盤或玻璃煙灰缸，用手電筒的光來照射玻璃盤的上邊。進入玻璃內的光線，由於在玻璃內部不斷地反射而沿著彎曲的玻璃前進，最後從玻璃盤的另一邊透射出來。如果你注視玻璃盤的下邊就可以看到明亮的光斑。這些光斑就是手電筒的光沿著彎曲的玻璃傳過來的。
在丁達爾實驗的50多年後，也就是1927年，全反射現象在實際應用上又有新的突破。科學家貝德爾和漢塞爾提出了利用光纖維傳送圖像的設想：製造出一種透明度很高，細如蛛絲的玻璃絲——玻璃纖維。這種纖維由內芯和外套兩層組成，內芯是光密媒質，外層是光疏媒質。光線在這種玻璃纖維中發生全反射，就會沿著彎彎曲曲的纖維前進了。兩位科學家的奇妙設想馬上引起各行專家的關注。醫學家們想到它可以用來製造內窺鏡。現在，光纖內窺鏡發展到有10多個種類，成為醫療診斷的一種常用器件。這種內窺鏡由許多條柔軟纖細的光導纖維編織而成，每條纖維比頭發還細，隻有10～15微米粗細，整個內窺鏡條也隻有9.25～12.4毫米粗，病人可以不太痛苦地吞下它。由於鏡身可以任意轉彎，甚至可以彎180度，掉過頭來看後麵的情況，所以病人體內各髒器的情況，如腫瘤、息肉、炎症等均可一覽無遺。
內窺鏡發明後，科學家又提出了用玻璃光纖來傳遞圖像進行遠距離通信的設想。但是在激光器發明之前，這種美好的願望隻能是一種空想。因為光纖維在傳送光的同時還要吸收一部分光能，普通的光在玻璃纖維中越走越弱，跑上幾米，充當內窺鏡是可以勝任的。要它遠距離送信就無能為力了。一直到了20世紀70年代，美國、日本等國家才研製出極低損耗寬頻帶的光導纖維。與內窺鏡相似，通信用的光導束（稱為光纜）由幾萬根直徑約為10微米的光導纖維組成，因為1根光纖隻能傳送1個光點，幾萬個光點就可以傳遞一個完整的圖像了。