پرتوهای نور وقتی وارد محیط مادی می‌شوند، با سرعت کمتری حرکت می‌کنند که به تراکم آن محیط بستگی دارد. وقتی نور بخواهد از یک محیط شفاف وارد محیط شفاف دیگری شود، اختلاف سرعت حرکت نور در دو محیط باعث می‌شود نور در مرز بین دو محیط به مسیر مستقیم حرکت نکند و مسیر آن شکسته شود. اگر نور از محیط شفاف وارد محیط غلیظ شود، مسیرش به خط عمود بر مرز نزدیک‌تر می‌شود؛ اما اگر پرتوی نور از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شود، شرایط دیگری اتفاق می‌افتد. در یک زاویه تابش مشخص (زاویه بین پرتو و خط عمود بر سطح مورد نظر) که زاویه حد نام دارد، پرتوی نور مماس بر مرز وارد محیط رقیق می‌شود؛ اگر زاویه تابش نور کمتر از این باشد، پرتو وارد محیط شفاف خواهد شد و اگر زاویه تابش بیشتر از زاویه حد باشد، نور بازتاب می‌شود.
برای انتقال پرتوهای لیزر در فیبر نوری نیز از همین اصل استفاده می‌شود. پرتوهای لیزر با زاویه‌ای بیشتر از زاویه حد وارد محیط شیشه‌ای فیبر می‌شوند و وقتی به دیواره‌های شفاف برخورد می‌کنند، از سطح آن بازتاب شده و به همین ترتیب در طول فیبر منتشر می‌شوند. در فاصله بین هر دو انعکاس، نور به مسیر مستقیم منتشر می‌شود؛ اما در نگاه کلی، نور مسیری زیگزاگ را در فیبر نوری طی می‌کند تا به مقصد برسد و از انتهای فیبر خارج شود. چارلز کائو، فیزیک‌دان چینی در سال 1966/1345 توانست محاسبات دقیقی انجام دهد و فیبر نوری را اختراع کند. وی به خاطر این اختراع موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک در سال 2009/1388 شد.
در عکس زیر نیز همین اصل دیده می‌شود. خرس قطبی در حال شنا در زیر سطح آب است و عکاس در زاویه مناسبی قرار گرفته که بتواند پرتوهای بازتاب‌شده از سطح آب را در دوربین گردآوری کرده و این تصویر زیبا را ثبت کند. در رنگین‌کمان نیز همین اصل باعث می‌شود پرتوهای تجزیه‌شده نور خورشید درون قطره بازتاب شده و ناظری که پشت به خورشید و رو به قطرات باران ایستاده، بتواند حلقه‌ای از رنگ‌های زیبا را مشاهده کند.
برای مشاهده این عکس در ابعاد بزرگ می‌توانید اینجا را کلیک کنید.
5353