Khi tia tới đi từ không khí sang lõi có chiết suất n₁ thì tia này sẽ bị khúc xạ. Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ, chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của lớp vỏ, dưới góc tới i lớn hơn i_th thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, tia phản xạ tiếp tục đi trong lõi. Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lại nhiều lần tiên tiếp tại các điểm tiếp xúc giữa lõi và vỏ.