השתקפות ושבירה של האור מתייחס למספרתופעות פיסיקליות שהתגלו כתוצאה מתצפיות ישירות, ללא ניסויים מעבדתיים. בפעם הראשונה הם דיברו על זה ביוון העתיקה, אבל רוב הפיסיקאים נוטים להאמין שעובדה זו הייתה ידועה קודם לכן. זה היה פשוט כי Cleomed, שחי במאה הראשונה של תקופתנו במה שהיום יוון, הפך למדען הראשון שניסה לתת הסבר הגיוני לסדרה שלמה של עובדות שנקבעו אמפירית. לפניו תיאר אוקלידס את התופעה הזאת על ידי התבוננות בטבעת המונחת על קרקעית הקנקן, אשר בזווית מסוימת לא היה גלוי לעין, אבל אם תתחיל לשפוך מים לתוך הקנקן, לאחר זמן מה מבלי לשנות את זווית הראייה, הצופה יכול לראות את הקישוט מונח על הקרקעית. אבל מאז Euclid לא לתת הסבר מפורט של ניסיון זה, המדען הראשון שלמד בפירוט את השבירה הוא Cleomed.
נושא המחקר שלו היה שבירהאור במים - הוא ציין שאם מורידים מקל ארוך למים כך שחלק מסוים ממנו ממשיך להישאר מעל פני השטח, שבירה חזותית מתרחשת בממשק שבין אוויר למים. אך במציאות המקל נשאר שלם, מה שאומר שהסיבה לאפקט אופטי זה היא אשליה חזותית?
Исследуя данное явление более внимательно, קלומד ציין כי אם קרן אור נכנסת ממדיום פחות צפוף לאטמה צפופה יותר, בעוד שיש לה כיוון אלכסוני (כלומר, בעל זווית יחסית לגבולות של שני מדיות), אז מדיום בעל צפיפות גבוהה יותר חורג אותו לכיוון אנכי.
זה היה בגלל שבירה כל כך שהוא הסביר את האפשרות לראות את השמש זמן מה לאחר השקיעה.
קלומד נתנה רק את האפיון הכללי ביותר והוא תיאר את שבירת האור רק בצורה של ניסויים פרימיטיביים, אשר בכל זאת נותנים תמונה מלאה למדי של החוקים הכלליים של מהלך תהליך זה. בעתיד, מדען יווני קדום נוסף, שחי מאה שנים מאוחר יותר מקליומדס, המשיך במחקר המדעי שהחל קודמו, וכמעט התקרב לפרוק את החוקים הפיזיים שעל פיהם נשבר קרן אור.
לאחר שביצע מספר גדול למדי של ניסויים,קלאודיוס תלמי הצליח לקבוע את הזווית המשוערת בה אור שביר במדיום נתון. לכן, עבור השבירה המתרחשת כאשר קרן אור עוברת מעומק המים לזכוכית, זווית השבירה היא 0.88 מזווית השכיחות. עבור מדיות אחרות ערך זה משתנה - עבור אוויר ומים הוא 0.76, ועבור אוויר וזכוכית הוא 0.67.
אבל הקמת מלוא החוקים שעל פיהםשבירה של הכנסות האור, חלפו עוד כמה מאות שנים. יותר מדור אחד של מדענים שיפר את הידע שלהם, והגרסה הסופית של נוסחת שבירת האור מיוחסת לרנה דקארט, פיזיקאי הטבע הצרפתי המפורסם ביותר.
במהדורה המקורית של המדען ההולנדי וו סנליוס, הנוסחה לחישוב זווית ההיארעות נראתה כך:
n = חטא (א) / חטא (ב).
במילים אחרות, אינדקס השבירה של קרן אור לשתי מדיה מוגדרת קבוע ולא משתנה והוא שווה ליחס בין הסינוס של זווית ההיארעות לסינוס של זווית השבירה.
סוף סוף השלים את תהליך המחקרתיאורים של שבירה של קרן אור כאשר היא נכנסת מדיום אחד למשנהו, כאמור, רנה דקארט. הוא נתן השוואה המאפיינת בצורה נכונה באופן מפתיע את תמצית תהליך השבירה של האור, והשווה אותו עם כדור שעף באוויר. אם במהלך טיסתו הוא נתקל בבד קליל ודק מספיק כדי לפרוץ בקלות ולהמשיך לנוע, אז הוא רק יאבד חלק מהמהירות המקורית שלו וישנה מעט את זווית הטיסה.
