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我們先從一種常見的光學現象說起。當光線從折射率較大的介質1，入射到折射率較小的介質2的時候，經過折射後的光線會偏離法線。光線的入射角越大，出射光線會偏離越遠。直到入射角等於臨界角，光線會沿介面出射。如果光線的入射角大於臨界角，光線便會根據反射定律，完全折返介質1。這種現象叫做全內反射。

簡單的光纖是由光密介質作中心，光疏介質作外層組成纖幼的導管，介質的原料通常是玻璃或膠。用光束照射光纖的一端，它便會在光纖中傳播，當遇到中心和外層的介面時，它會發生全內反射，折返中心部份。雖然光以直線進行，但即使光纖彎曲，光線也會繼續沿光纖的方向傳播。光纖的應用範圍很廣，除了作通訊用途外，還可以用來製造內窺鏡等醫療器材、光纖感應器或光纖裝飾等。

現代的光纖通訊是用光線的強弱變化，代表不同的訊息。將帶有訊息的光束入射光纖的一端，光纖便會引導光束傳播到另一端的接收器。只要有轉換器將光訊號還原，便可得回原本的訊息。因為光在玻璃纖維傳播的耗損少，所以訊息可傳播很長的距離而不需設中途轉駁站。而且數微米的光纖已能傳送每秒數以千萬計的脈衝，較使用銅線通訊優勝得多，所以逐漸替代銅線成為主要的通訊媒介。