光纤是由纤芯、包层所组成的圆柱形的介质光波导。纤芯的折射率总是比包层的折射率略大。当光波从折射率 较大的介质入射进入较小的介质时，会在两种介质的边界发生折射和反射。斯奈尔（Snell）定律描述了入射角和 折射角与介质折射率的关系。图1所示的是一束子午光线在一个阶跃折射率光纤中传播的情况。设纤芯的折射率是 n1，包层的折射率为n2，光线从折射率为沟。的介质中进入光纤纤芯，光线与光纤轴之间的夹角为θ0。光线进入 纤芯后以入射角α投射到纤芯与包层的界面上，并在界面上发生折射和反射。设折射角是θ2，根据斯奈尔定律， 有
设当α＝θc时，折射角θ2＝90°，这时，所有入射的光都不会进入n2介质
