根據光學理論 ，在尺寸遠大于波長而折射率變化緩慢的空間 ，可以用幾何光學的方法分析光波的傳播現象，這對于光纖中的多模光纖是完全適用的。因此，我們采用幾何光學的方法來分析光纖導光原理。

1)斯乃爾定理

斯乃爾定理認為，當光由光密物質 (折射率大)出射至光下物質 (折射率小)時，發生折射如圖12- 27(a)所示，其折射角大于入射角 ，即n₁>n₂時，n₁、n₂、θ_r、θ_i之間的關系為

n₁sinθ_i = n₂sinθ_r

可見 ，和人射角θ_i增大時，折射角θ_r 也隨之增大，當θ_r=90℃時θ_i仍小于90℃，此時，出射光線沿界面傳播，如圖(b)所示。這種情況稱為臨界狀態。這時有下圖式子其中θ_io稱為臨界角。

  當θ_i>θ_io并繼續增大時，θ_r>90℃，這時便發生完全反射現象，如圖（c）所示，其中出射光不再折射而全部反射回來。

2）光纖結構

   光纖結構如圖12-28所示。光纖呈圓柱形，它通常由玻璃纖維芯和玻璃包皮兩個向心圓柱的雙層結構組成。

   纖芯位于光纖的中心部位，光主要在這里傳輸。纖芯折射率比包層折射率稍大些，兩層之間形成良好的光學界面，光線在這個界面上反射傳播。

3）光纖導光原理及數值孔徑

圖12-29是光纖導光示意圖。由圖可以看出，入射光線AB及與纖維軸線OO’相交角為θ_i，入射后折射（折射角為θ_i）至纖芯與包皮界面C點，與C點界面法線DE呈θ_k角，并由界面折射至包層，CK與DE夾角為θ_r。由圖12-29可以得出下圖式子