Jeśli zrozumiałeś na czym polega odbicie światła, które nie może się wydostać z wody, jak w kostce z pingwinami, zrozumiesz również, jak można przesyłać światło w kablu. Kabel jest szklany, zbudowany podobnie jak elektryczny: nieco inny w środku, inny ku powierzchni. Światło nie może się z niego wydostać, z powodu różnicy współczynników załamania (większy w kablu, mniejszy na obrzeżach) i podróżuje aż do krawędzi, jak w tych plastikowych kubkach¹⁾.

Jeśli przewody mają formę włókien, można z nich zrobić lampę lub kolorową zmiotkę.

W lampie, wiązka giętkich włókien światłowodowych jest zainstalowana na podstawie, w której znajduje się żarówka o dużym natężeniu, której światło przepływa przez włókna. Aby eksponat był bardziej interesujący, w podstawie można zainstalować filtr z różnokolorowymi krążkami. Mały silniczek elektryczny kręci kolorowym krążkiem i światło wychodzące ze szklanych wiązek zmienia barwy.

W zmiotce, związanych zostało wiele szklanych wiązek w jednym uchwycie. W uchwycie tym jest ukryta lampka kieszonkowa. Kiedy włącza się światło, podąża ono wzdłuż wiązek. Ponieważ wiązki szklane mają różne długości, a światło można zobaczyć na końcach wiązek, trzymana w ręku zmiotka w ciemności daje wrażenie złapanych w rękę gwiazdek.

Światłowód można przyrównać do bardzo cienkiego przewodu z plastiku otoczonego powłoką ochronną drugiego przewodu. Promień światła pada przez powierzchnię czołową przewodu. Na ściance następuje maksymalne odbicie, tak że promień zostaje doprowadzony do końca przewodu. Zjawisko to funkcjonuje również przy przezroczystych materiałach.

Warunkiem koniecznym, aby światło mogło się rozchodzić w światłowodach jest, aby przenikalność elektryczna (stała dielektryczna ε) włókna była większa od przenikalności elektrycznej otaczającej go powłoki (ε₁<ε₂). Ponieważ n=√ε, więc między współczynnikami załamania musi zachodzić podobna zależność (n₁<n₂). Wobec powyższego pojedyncze włókno wykonane z małostratnego materiału o przenikalności elektrycznej ε₁ większej od przenikalności otoczenia może nieść falę elektromagnetyczną. W praktyce takie włókno, zwane rdzeniem, otoczone jest płaszczem o mniejszej przenikalności elektrycznej ε₂.

Promieniowanie wnikające do światłowodu może się w nim rozchodzić w postaci fal własnych rdzenia lub płaszcza, względnie wnikać do otaczającego ośrodka. Rodzaj wzbudzanych fal zależy od kąta, pod którym wchodzi wiązka świetlna przez płaszczyznę czołową do wnętrza światłowodu. Jedynie fale rdzeniowe są użytecznym rodzajem energii prowadzonej przez światłowód. Wzbudza je część promieniowania padającego na płaszczyznę czołową światłowodu, która zawiera się w kącie bryłowym 2α, odpowiadającym kątowi krytycznemu Θ_kryt. Kąt α wyznacza tzw. aperturę numeryczną NA światłowodu:

Apertura numeryczna określa zdolność światłowodu do pobierania użytecznej energii świetlnej. W rdzeniu mogą rozchodzić się tylko fale, zwane modami fali elektromagnetycznej. Mod światłowodowy jest to pojedynczy rodzaj drgań własnych światłowodu, spełniający równanie falowe z warunkami brzegowymi zależnymi od wymiarów i konstrukcji światłowodu. Podstawowym parametrem określającym światłowód jest znormalizowana częstotliwość:

gdzie:
a - promień rdzenia,
λ₀ - długość fali w próżni.

Liczba modów w światłowodzie:

N = 0,5 V²

N może przybierać wartości sięgające 1000, są to tzw. światłowody wielomomodowe. Jeśli V < 2,4, to w światłowodzie może powstawać tylko jeden mod.

¹⁾ To pozorne wzmocnienie światła na brzegach kubka wynika z oświetlenia: dość silne lampy u góry, światło jest "zbierane" na całej powierzchni kubka, w wychodzi z materiału tylko na brzegach