为了完全理解光波导的机制，研究电磁场理论是必要的。然而，通过进一步研究射线模型，我们可以理解得更深刻。
光波在媒质界面一部分被反射，另一部分被折射，如图1所示。反射波在界面上的复振幅E，与入射波在界面上的复振幅马的关系由菲涅耳公式得出：
这里，r是复反射系数，它是入射角和偏振态的函数。所以首先我们要定义入射光关于界面的偏振态。
电磁波的电场和磁场总是相互正交的，并且二者与传播方向正交。所以传输的电磁波被称为横电磁波，即TEM波。波的偏振方向是指波的电场方向。
横电波（TB）定义为电场传播方向垂直于入射面，如图1所示。
相应地，横磁波（TM）定义为磁场方向垂直于入射面。如前所述，由菲涅耳公式分别描述TE波和TM波的反射系数rTE，rTM，如下：
图1 在两种媒质界面处TB入射的电场方向（·代表垂直纸面向外）
当入射角小于临界角时，只有部分反射发生，且反射系数为实数。然而，当入射角超过临界角时，全反射就会发生。我们可以从式（4-5a）和式（4-5b）看出，平方根下的表达式变为负值。这意味着r是复数，反射波产生相移，但因为是全反射，所以其反射系数的模应该为1，即
这里注意一下，我们现在定义的反射系数并没有过多地讨论反射和入射波。事实上，反射系数是与反射的场量（即电场分量和磁场分量）有关的（而不是功率）。 事实上，场量很难直接测量，所以我们更关心的是反射和透射的功率（或强度）。在电磁波里，功率的传输是用坡印亭矢量来描述的，定义为s（单位为W/cm2）。坡印亭矢量定义为电场和磁场的叉乘，表示功率流的幅度和传播方向。通常用下面的公式来表示坡印亭矢量。
式中，E表示电场，εm是媒质的介电常数，um是磁导率，Z是媒质的阻抗。我们可以定义反射率R，用来表示波的入射功率和反射功率之间的关系。即
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，光传输的反射系数