The Alligator’s Secret Mirror: How Total Internal Reflection Connects Aquariums and the Internet
I’m Ken Kuwako, your Science Trainer. Every day is an experiment.
A quick quiz for you: What is this??
It looks like a mirror… but the surface is rippling. Here’s your second hint.
↓
↓
↓
↓
It’s this!
Something is peeking its face out from above the mirror. You know the answer now, right?
The answer is here.
↓
↓
↓
↓
Yes, it’s an alligator!
From above, you can clearly see its entire body underwater…
But when you look up from underwater, you can’t see the outside world (above the water). The surface looks exactly like a mirror.
The Water Surface Becomes a “Mirror”? The Light Magic of “Total Internal Reflection”
Let’s look at the alligator again.
From above:
From below (underwater):
The water surface acts like a mirror, and you can’t see the face of the turtle or alligator that should be above the water. Only the reflection of the creatures underwater is visible on the surface.
This is a phenomenon in physics called Total Internal Reflection.
When light travels from water into the air, it doesn’t go straight; it bends (this is called “refraction”). However, when the angle at which you look up from underwater toward the surface becomes too shallow, the light cannot escape into the air. Instead, 100% of it is reflected back into the water.
This is the true nature of Total Internal Reflection. At this point, the water surface acts as a perfect “mirror,” reflecting all the light.
In the alligator’s photo, it’s the same as us looking up at the water surface from underwater. The light from the “outside world” where the alligator’s face and turtle are cannot enter the water, and the surface acts as a mirror reflecting the underwater scene, which is why it looks that way.
Where Else Can We See “Total Internal Reflection”?
I took these photos at iZoo in Izu, but for something closer to home, I recommend the penguin tank at Sumida Aquarium. This tank is massive, allowing you to view the penguins from various angles—from above, or looking up from below. The moment you look up from underneath and the water surface turns into a mirror, making the penguins appear to be swimming in the “sky” (the water surface), you are experiencing the world of Total Internal Reflection!
Is the Internet Possible Thanks to “Total Internal Reflection”?
Actually, this Total Internal Reflection isn’t just a phenomenon for aquariums. The optical fiber that allows us to view the internet right now uses the exact same principle. Optical fiber is a thin strand of glass that delivers light signals at an incredibly high speed. Light travels through this fiber by repeatedly undergoing Total Internal Reflection. Because the light is 100% reflected off the fiber’s walls and travels in a zigzag pattern without leaking out, information can be transmitted quickly over long distances.
The mysterious phenomenon of the alligator vanishing at the water surface and the reason for the high speed of the internet are both connected by the same science: Total Internal Reflection! Science is all around us! Try to look for it!
Contact and Requests
Make the wonder and fun of science more accessible! We clearly explain enjoyable science experiments you can do at home and the tips for performing them. Feel free to search around! ・The content of the Science Idea Notebook is now a book. Find out more here ・About the administrator, Ken Kuwako: here ・For various requests (writing, lectures, experiment classes, TV supervision/appearances, etc.): here ・Article updates are posted on X!
We stream experiment videos on the Science Idea Channel!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
