Em que condição (sentido da propagação e relação entre índices) ocorre a reflexão interna total e qual a expressão do ângulo crítico?

Ocorre quando a luz vai de um meio de índice maior para um de índice menor.
Expressão: \( \sin\theta_c=\dfrac{n_{menor}}{n_{maior}}\)

Explicação:
Para que haja reflexão interna total é preciso que \(n_{maior}>n_{menor}\) e que o ângulo de incidência dentro do meio de maior índice seja maior que \(\theta_c\).
Se o ângulo interno > \(\theta_c\), toda a luz é refletida de volta ao primeiro meio (TIR).

Exemplo:
Água para ar: \(n_{água}=1{,}33,\; n_{ar}=1{,}00\).
\( \sin\theta_c=\dfrac{1{,}00}{1{,}33}=0{,}7519 \Rightarrow \theta_c\approx 48{,}8^\circ.\)
Assim, raios no interior da água com ângulo de incidência > \(48{,}8^\circ\) na superfície água–ar sofrem reflexão interna total.