Per comprendere come un segnale luminoso possa venire trasmesso attraverso una fibra ottica è necessario ricordare alcune essenziali nozioni di Fisica sulla propagazione della luce ed,  in particolare, le leggi di Snell.

La luce si propaga nel vuoto alla velocità costante di:

c = 3 · 10⁸ m/sec

In qualunque altro mezzo trasparente, la velocità della luce è sempre di poco inferiore a questo valore.

Nell'acqua  è di circa:

v = 2,25 · 10⁸ m/sec

nel vetro, invece, è di circa:

v = 2 · 10⁸ m/sec

La parola "circa" è dovuta al fatto che questa velocità varia, anche se di poco, al variare dei componenti chimici costitutivi del vetro che, come è noto, è un miscuglio amorfo di silice (SiO2 = biossido di silicio) e di altri additivi.

Si definisce indice di rifrazione n  il rapporto fra la velocità della luce nel vuoto c e la velocità della luce v in un altro mezzo.

Esistono quindi tanti indici di rifrazione n quanti sono i mezzi trasparenti.

Un raggio luminoso, che si propaga in un mezzo trasparente, ad esempio il vetro, con indice di rifrazione n1 ed incontra un altro mezzo pure trasparente, con indice di rifrazione n2 diverso, ad esempio minore, come l'aria, viene in parte riflesso ed in parte rifratto come indicato in figura.

La prima legge di Snell riguarda la riflessione e dice che il raggio incidente ed il raggio riflesso formano lo stesso angolo con la normale cioè, in formula, con riferimento alla figura di sopra:

Poiché n₁ > n₂ ,  di conseguenza,F₂ > F₁, ma senF₂,  può assumere al massimo il valore di 1, cui corrisponde un angolo di rifrazione di 90°, cioè praticamente l'assenza di rifrazione.

Si deduce, come conseguenza che, al crescere dell'angolo di incidenza, anche l'angolo di rifrazione cresce, ma più rapidamente, fino a che, quando il primo raggiunge il valore detto angolo limite, il secondo raggiunge il valore di 90°, non dando più luogo a rifrazione, come indicato dalla seguente animazione.

Su questo principio si basa il funzionamento delle fibre ottiche

Un raggio luminoso, dunque, viene immesso ad un estremo della fibra ottica, facendo in modo che l'angolo di incidenza fra il core ed il cladding sia superiore al valore limite,  pertanto non vi sarà mai rifrazione, ma solo riflessione ed il segnale si propaga per riflessioni successive sino all'altro estremo.

L'angolo limite si ha dunque in corrispondenza  di senF₂ = 1 e quindi il suo valore è dato da:

se, ad esempio si scelgono due fibre ottiche con indici: n₁=1,47 e n₂=1,46 , si ricava:

Si definisce dunque angolo di accettazione l'angolo massimo entro cui deve essere immesso il raggio ottico all'interno della fibra in modo che sia garantita la propagazione per riflessioni interne senza rifrazione esterna verso il cladding.

Anche l'angolo di accettazione può essere espresso in funzione degli indici di rifrazione del core e del cladding.   Applicando la 2° legge di Snell alla immissione del raggio luminoso dall'aria, con indice n0 = 1, al core con indice n1 si ha: ovvero:

Ma poiché è:

ed anche:

n₀=1

si ricava, semplificando:

ovvero:

Nel caso pratico dell'esempio di sopra si ottiene: