Ánh sỏng được đưa từ nguồn sỏng vào lừi sợi quang, cỏc tia sỏng được đưa vào lừi sợi quang tại tõm mặt cắt ngang của sợi quang. Tia khỳc xạ đi được vào lừi sợi quang khi gặp mặt phõn cỏch giữa lừi và vỏ thỡ xuất hiện tia khỳc xạ đi ra ngoài vỏ, tia phản xạ quay trở lại lừi. Khi gặp mặt phõn cỏch giữa lừi và vỏ lần thứ hai, tia khỳc xạ lại đi ra ngoài vỏ, tia phản xạ quay trở lại lừ, cứ như vậy, do phản xạ liờn tiếp nhiều lần tia sỏng đi đến được đầu cuối của sợi quang. Tia sỏng truyền trong lừi sợi quang bằng cỏch phản xạ liờn tiếp nhiều lần tại tiếp giỏp giữa lừi và vỏ. Để khụng tổn hao năng lượng của tia sỏng do tia khỳc xạ thỡ phải thoả món điều kiện phản xạ toàn phần tại bề mặt tiếp giỏp giữa lừi và vỏ. Tỡm điều kiện phản xạ toàn phần tại bề mặt tiếp giỏp giữa lừi và vỏ khi đưa tia sỏng và lừi sợi quang.
Tại điểm đưa tia sỏng vào sợi quang, theo định luật khỳc xạ ta cú:
n0.sinθi = n1.sinθr (1.7)
Hỡnh 1.22. Tia sỏng đi trong lừi sợi quang
Trong đú n0 là chiết suất của khụng khí, θilà gúc tới, θr là gúc khỳc xạ, a là
bán kính lõi sợi quang. Giả sử θ0 là gúc tới hạn, nờ́u θ>θ0 thì tia sáng đi vào lõi sợi
Theo cụng thức 1.3 ta có θ0= arcsin(n2/n1) khi đú gúc khỳc xạ tương ứng với gúc tới hạn θ0 là θr0= 900
- θ0. Do vọ̃y gúc tiếp nhọ̃n θi0 tới hạn sẽ thoả mãn điều kiợ̀n:
n0.sinθi0 = n1.sinθr0 = n1.sin(900
- θ0) = n1.cosθ0 => n0.sinθi0 = n1.cos(arcsin(n2/n1)) = 2 2 2 1 n n − = NA (1.8) Vì chiết suất của khụng khí n0 = 1, nờn:
NA= sinθi0 = 2 2 2
1 n
n − (1.9) NA được gọi là mặt mở sụ́ của sợi quang, gúc tiếp nhọ̃n cực đại của sợi quang θi0 sẽ tạo
thành một hỡnh nón trong đú cỏc tia sáng đi vào tiết diợ̀n của sợi quang với gúc θi>θi0
nằm ngoài hỡnh nón sẽ khụng truyền trong lõi mà đi ra ngoài vỏ sợi quang. Như vọ̃y chỉ cỏc tia sáng nào nằm trong hỡnh nón khi truyền vào sợi quang mới phản xạ toàn phõ̀n liờn tiếp giữa lõi và vỏ và truyền dọc theo sợi quang theo đường zớch zắc.