光在空间是直线传播的。在光纤中,光的传输限制在光纤中,并随光纤能传送到很远的距离,光纤的传输是基于光的全内反射。当光纤的直径比光的波长大很多时,可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。设有一段圆柱形光纤,它的两个端面均为光滑的平面。当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi角时,根据斯涅耳(Snell)光的折射定律,在光纤内折射成θj,然后以θk角入射至纤芯与包层的界面。若要在界面上发生全反射,则纤芯与界面的光线入射角θk应大于临界角φc(处于临界状态时,θr=90º),即:
且在光纤内部以同样的角度反复逐次反射,直至传播到另一端面。