两种玻璃的差别，让光有路可走
一根细玻璃怎样传消息？先跟住玻璃里的光，看它在合适角度下遇到边界又反射回来。再看接收端：亮暗变化的先后顺序，就是这段演示要传的信息。
先做两个小比较
- 跟住同一条光线，看它在玻璃边界怎样反射。
- 只改变入口角度，看看什么时候有光漏出去。
角度、光量与到达时间
想细看：完整观察与操作说明
纤芯不是空心管，周围也不是金属镜子。光在纤芯与包层的边界遇到折射率变化：从较高折射率射向较低折射率，且相对法线的入射角足够大时，就会全反射。
入口方向与壁面入射角不是同一个角。光从端面进入时会先折射；在直光纤中，越靠近轴向传播，碰到侧壁时相对法线的角度越大。超过接收范围后，部分光进入包层，继续留在纤芯内的光量逐次下降。
这里展示的是阶跃型多模光纤的子午光线模型。同一纤芯内折射率均匀，到包层才发生跳变。几何光线便于追踪路径，但不是完整的电磁波模式。
- 在“单个边界”中，从 35° 慢慢移到 55°。空气中的折射方向先靠近表面，再消失；这里的临界角约为 41.8°。
- 在“纤芯与包层”中增大空气中的入射方向。接收半角随折射率对确定，超出后能看到进入包层的分支。
- 固定入射方向，提高包层折射率，直到它与纤芯同为 1.48。光学边界消失；外面的保护层不能代替折射率差。
- 在“脉冲时间”中，比较同一窄脉冲沿三条路径传播 1 km 的结果。这里扣除了共同的最早到达时间，横轴以纳秒显示额外延迟。
手机剖面显示 450 μm 长的局部，桌面显示 1.2 mm；两者都按各自一致的横纵尺度绘制，没有为了多画几次反射而拉歪光路。
临界角和接收角有什么区别？
边界上的斯涅尔定律为 n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂，角度均相对法线测量。当 n₁ > n₂ 时，临界角是 asin(n₂/n₁)。超过临界角，没有向第二介质内部传播的折射光线。
直的阶跃型光纤从端面接收子午光线时，空气中的接收半角满足：
模型取 ncore=1.48、nclad=1.46、n₀=1，接收半角约 14.0°，侧壁的临界角约 80.6°。两个数字描述不同位置、不同法线，不能互换。
反射和逸出的亮度怎样计算？
使用非偏振菲涅耳光强反射率，即两个正交偏振反射率的平均。无吸收边界上 R + T = 1。每次碰壁，把当前光量的 T 分给进入包层的支线，R 留给反射线；各次逸出光量加上最终留在纤芯中的光量等于入口内侧的归一化光量。
这个教学模型在每次碰壁时，都重新使用未偏振光的平均系数，不传递连续反射中变化的 s、p 偏振功率。实际光经过部分反射后，通常不再保持未偏振状态。因此，这里的逐次平均用于说明分支光量的变化趋势，不是追踪偏振演化的精确损耗预测。
线条透明度使用光量平方根，让微弱分支仍可见，不是辐照度测量。入口端面的反射损耗、末端耦合、包层外边界和材料吸收没有计算。黄色移动标记把传播大幅放慢，只标示方向；不是单个光子的分裂，也不代表实际光速。
为什么脉冲会变宽？
均匀纤芯中，与轴线夹角为 β 的子午路径长为 L/cos β，传播时间为：
时间图选取 0°、4°、8° 三条几何路径，每条接受同样脉冲能量的三分之一，再叠加到达的高斯光强脉冲。斜路径晚到，合成信号分散到更长的时间里。它示意阶跃型多模光纤的模间色散，并未求解完整的模式功率分布。
渐变折射率、多波长材料色散、单模波导、弯曲损耗、噪声和检测器带宽都不在本模型中。最后的明暗比特使用理想无失真的延迟链路，不承接前一章的色散；光学尺寸、1 km 时间比较与比特播放时钟分别标示各自用途。