光ファイバーのコア中を伝播する光は全反射に基いて説明できる。分子レベルで見て粗く、不規則な表面においては、光線はさまざまな方向へランダムに反射されることがある。このような種類の反射を「拡散反射」と呼び、典型的には広い範囲の反射角により特徴づけられる。裸眼で物体が見えるのは、ほとんどがこの種類の反射光による。この種類の反射は「光散乱」と呼ばれることも多い。物体表面からの光散乱は我々の物理観測における主要なメカニズムである。多くの一般的な表面の光散乱はランバート反射によりモデル化できる。また、光ファイバーに用いられるレベルの光学ガラスにおける光散乱は、ガラス構造中の分子レベルの欠陥(組成変動)に起因する。実際、ガラスを多結晶の極限状態と見做す考え方が芽生えつつある。この枠組み内では、様々な度合いの近距離秩序を示す「領域」が金属や合金とガラスやセラミックスの両方の物質の構成ブロックとなる。この領域の内側およびその間のどちらにも微視的構造欠陥が分布し、光散乱が起きるのに理想的な場所を提供する。これと同じ現象が赤外線ミサイルドームの透明性限界で見られる。光散乱に加えて、減衰および信号損失は特定波長の選択的吸光によっても起こる。ある素材において起こる吸収については、次のような電子的要因と分子的要因の両方を考慮する必要がある。特定の物質による赤外光の選択的吸光はその物質の振動周波数(もしくはその整数倍)と光波の周波数が一致した場合に起こる。原子および分子が異なれば振動の固有周波数も異なるため、物質はそれぞれ異る周波数(もしくはスペクトル領域)の赤外線を選択的に吸収することになる。応用.光ファイバーにおいて、減衰は信号光の強度減少速度である。この理由から、長距離光ケーブルには(減衰の少ない)ガラスファイバーが用いられ、減衰の大きいプラスチックファイバーは近距離にしか用いられない。意図的に光ケーブル中の信号強度を減少させるためのも存在する。光の減衰は海洋物理学においても重要である。気象レーダーでも同じ効果が重要となる。なぜなら、雨粒は放射光のある程度の一部を吸収するが、これが波長に依存するからである。