Odbicie i załamanie światła dotyczyzjawiska fizyczne odkryte w wyniku bezpośrednich obserwacji bez eksperymentów laboratoryjnych. Po raz pierwszy zaczęli rozmawiać o nim w starożytnej Grecji, ale większość fizyków jest skłonna wierzyć, że fakt ten był znany wcześniej. Tylko pierwszym naukowcem, który próbował podać logiczne wyjaśnienie wielu faktów ustalonych empirycznie, był Cleomed, który mieszkał w I wieku naszej ery w dzisiejszej Grecji. Przed nim Euclid opisał to zjawisko, obserwując pierścień leżący na dnie dzbanka, który nie był widoczny dla obserwatora pod pewnym kątem, ale jeśli zaczniesz wlewać wodę do dzbanka, to po pewnym czasie bez zmiany kąta widzenia obserwator mógł zobaczyć biżuterię leżącą na dnie. Ale ponieważ Euclid wciąż nie przedstawił szczegółowego wyjaśnienia tego eksperymentu, Cleomed jest uważany za pierwszego naukowca, który szczegółowo badał załamanie światła.
Przedmiotem jego badań była refrakcjaświatło w wodzie - zauważył, że jeśli długi kij zostanie obniżony do wody, tak aby pewna jego część nadal pozostawała nad powierzchnią, załamanie wzroku zachodzi na granicy między powietrzem a wodą. Ale w rzeczywistości drążek pozostaje nienaruszony, co oznacza, że przyczyną tego efektu optycznego jest złudzenie wizualne?
Bliżej badając to zjawisko,Kleomed zauważył, że jeśli promień światła wchodzi z mniej gęstego ośrodka do gęstszego, mając jednocześnie skośny kierunek (to znaczy mając kąt względem granic dwóch ośrodków), wówczas ośrodek o większej gęstości odchyla go w kierunku pionowym.
To właśnie dzięki takiemu załamaniu wyjaśnił możliwość zobaczenia Słońca przez pewien czas po zachodzie słońca.
Cleomed dał tylko najbardziej ogólną charakterystykę iopisał załamanie światła tylko w formie niektórych prymitywnych eksperymentów, które mimo to dają dość kompletny obraz ogólnych praw przebiegu tego procesu. W przyszłości inny starożytny grecki naukowiec, który żył sto lat później niż Cleomedes, kontynuował badania naukowe rozpoczęte przez jego poprzednika i prawie zbliżył się do wyjaśnienia praw fizyki, według których załamuje się promień światła.
Po przeprowadzeniu dość dużej liczby eksperymentów,Klaudiusz Ptolemeusz był w stanie ustalić przybliżony kąt załamania światła w danym ośrodku. Zatem dla załamania, które występuje, gdy wiązka światła przechodzi z głębokości wody do szkła, kąt załamania wynosi 0,88 kąta padania. W przypadku innych mediów wartość ta zmienia się - dla powietrza i wody wynosi 0,76, a dla powietrza i szkła wynosi 0,67.
Ale pełne ustanowienie praw, dzięki którymzałamuje się światło, minęło kilka wieków. Więcej niż jedno pokolenie naukowców poszerza swoją wiedzę, a ostateczną wersję formuły załamania światła przypisuje się Rene Descartesowi, najsłynniejszemu francuskiemu fizykowi naturalnemu.
W oryginalnym wydaniu holenderskiego naukowca W. Snelliusa wzór do obliczania kąta padania wyglądał następująco:
n = sin (a) / sin (b).
Innymi słowy, współczynnik załamania wiązki światła dla dwóch określonych ośrodków jest stały i niezmieniony i jest równy stosunkowi sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania.
Wreszcie zakończył proces badawczy iopisy załamania wiązki światła, gdy wchodzi ona z jednego ośrodka do drugiego, jak już wspomniano, Rene Descartes. Dał porównanie zaskakująco poprawnie charakteryzujące istotę procesu załamania światła, porównując je z kulą lecącą w powietrzu. Jeśli podczas lotu natrafi na materiał wystarczająco cienki i lekki, aby łatwo przebić się i kontynuować ruch, wówczas utraci tylko część swojej pierwotnej prędkości i nieznacznie zmieni kąt lotu.
