全內反射

如圖1所示，當光線由介質1以固定入射角i射入介質2並且到達兩個不同介質的交界面時，一部份光線會以折射角r被折射到介質2，而餘下的部份光線則會以相等於入射角i的反射角i'反射回原來的介質。

圖1: 光束在兩個不同介質的邊界產生折射及反射現象

光的折射系數n定義為光在真空中的傳播速率c與光在某種介質中的傳播速率v的比值，即n = c/v。折射系數愈大，代表光在這種介質中的傳播速率愈慢。

當光線從具有較高折射系數n1的介質射入具有較低折射系數n2的介質時，如果入射角大於臨界角θ，見圖2，則光線不會發生折射，所有的光線都會被反射回原來的介質，這種現象稱為全內反射現象。

圖2: 光束在兩個不同介質的邊界以不同的入射角所產生的折射及反射現象

已知n1和n2分別為介質1和介質2的折射系數，則光線從介質1射入介質2的臨界角θ可由下列公列求得：

由於全內反射的原理，激光束總是停留在光纖內。

若介質含有雜質，激光在傳播時會有所減弱。而真正的光纖通常由極純淨的玻璃製造。

如果玻璃中只含極微量的雜質，若使用適當的頻率，激光束能夠在光纖中傳播數公里，而且只有極微弱的衰減。