החזרה גמורה (או החזרה פנימית מלאה) היא תופעה אופטית שבה קרן אור מוחזרת במלואה ממשטח שמפריד בין שני תווכים. התופעה מתרחשת כאשר האור נע מתווך בעל מקדם שבירה גבוה, מספר שמציין כמה האור מתעכב בחומר, לתווך בעל מקדם שבירה נמוך יותר. דוגמאות רגילות הן מעבר ממים לאוויר ומזכוכית לאוויר.
כאשר אור פוגע במשטח בין שני חומרים חלקו עלול להשתקף וחלקו להישבר ולהיכנס לתווך השני. בכיוון שבו האור נשבר חלים היחסים של חוק סנל (חוק שמקשר בין זוויות הפגיעה והשבירה ועם מקדמי השבירה של שני התווכים). יש זווית מיוחדת שנקראת הזווית הקריטית: זו הזווית שבה הקרן הנשברת נעה לאורך המשטח. כאשר זווית הפגיעה גדולה מהזווית הקריטית, לא יתרחש מעבר של אור לתווך השני וכל האור יוחזר חזרה, בהנחה שאין בליעה בחומר.
אפילו כאשר כל האור מוחזר פנימה, חלק מהשדה האלקטרומגנטי חודר מעט לתווך השני. חדירה זו יוצרת גל שנקרא גל כלה (evanescent wave), שדה שמתקדם לאורך הממשק, אך נחלש במהירות בכיוון ישר למשטח. בגל זה אין העברה נקייה של אנרגיה דרך הממשק בתנאים רגילים.
נקודת מבט קוונטית: אם קרוב לממשק ממקמים תווך שלישי שמקדם השבירה שלו גבוה מספיק ובמרחק של כמה אורכי גל מהממשק, גל הכלה יכול להשתנות ולגרום להעברת אנרגיה דרך התווך השני אל השלישי. התהליך הזה נקרא frustrated total internal reflection (FTIR). הוא אנלוגי למנהור קוונטי: אפשר לדמיין את התווך הנמוך כמחסום דרך־ממנו גל השדה "ממנהר".
החזרה גמורה היא הבסיס לפעולת סיבים אופטיים: אור שנכנס לקצה הסיב מוחזר מפנים על ידי הדפנות ונע לאורך הסיב עד לצאת בקצה השני. בלי החזרה גמורה, הרבה אור היה בורח החוצה.
החזרה גמורה גם מסבירה מדוע יהלומים זוהרים. מקדם השבירה הגבוה של היהלום גורם לאור להחזרות רבות בתוך הגביש. כך האור נשאר זמן רב יותר בתוך היהלום, נשבר לצבעים ומייצר ברק בולט.
החזרה גמורה היא מצב שבו אור מוחזר כולו ממשטח בין שני חומרים. זה קורה כשהאור נוסע מחומר שבו הוא מתעכב יותר (מקדם שבירה, מספר שמראה כמה האור מתעכב) לחומר שבו הוא מתעכב פחות. דוגמה: מים לאוויר או זכוכית לאוויר.
לפעמים כשאור פוגע בחלון רואים גם השתקפות וגם מה שמאחורי החלון. יש זווית מיוחדת שנקראת הזווית הקריטית. אם האור פוגע בזווית חדה יותר מהזווית הזו, כל האור יחזור חזרה ולא ייכנס החוצה.
גם כשכל האור חוזר, חלק קטן מהשדה האלקטרומגנטי חודר מעט לתווך השני. החלק הזה נקרא גל כלה. הוא נחלש במהירות ולא עובר רחוק.
אם שמים חומר שלישי מאוד קרוב, גל הכלה יכול לעבור ולהעביר אנרגיה הלאה. זה דומה למנהור קוונטי, רעיון שבו חלקיקים עוברים דרך מחסום כאילו הם "מטעינים".
בסיבים אופטיים האור מוחזר פעמים רבות בתוך צינור דק עד שהוא מגיע לקצה השני. בלי החזרה גמורה האור היה הולך לאיבוד.
יהלומים גם נוצצים בגלל החזרה גמורה. האור נשאר בפנים זמן רב, נשבר לצבעים, וזה עושה את הברק המיוחד שלהם.
תגובות גולשים