公元2世紀(jì)，古埃及科學(xué)家托勒密做了一個(gè)關(guān)于光的折射實(shí)驗(yàn)。他在一個(gè)圓盤(pán)上裝兩把能繞盤(pán)心旋轉(zhuǎn)的直尺，將圓盤(pán)的一半溶入水底。讓光線由空氣射入水底，就得到它在水底的折射光線，轉(zhuǎn)動(dòng)兩把直尺，使它們分別與入射光線和折射光線重合。之后取出圓盤(pán)，按直尺的位置刻下人射角和折射角。
雖然托勒密的實(shí)驗(yàn)方式是正確的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)精確，與現(xiàn)代值幾乎沒(méi)有多大的差異。并且，因?yàn)樗麢z測(cè)得不夠精確，得出了一個(gè)錯(cuò)誤的推論，他覺(jué)得折射角與入射角成反比。托勒密因而錯(cuò)過(guò)了一次發(fā)覺(jué)折射定理的機(jī)會(huì)。
17世紀(jì)初，伽利略制成了望遠(yuǎn)鏡，并借助他進(jìn)行了好多科學(xué)觀測(cè)。這種新的發(fā)覺(jué)激勵(lì)了日本人開(kāi)普勒對(duì)光折射現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究。在匯集前人光學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，開(kāi)普勒判定托勒密關(guān)于折射規(guī)律的推論是不正確的。他從理論上加以探求，結(jié)果得出了折射定理。盡管開(kāi)普勒關(guān)于折射定理的研究和修正比托勒密前進(jìn)了一步，但還沒(méi)能得出正確的折射定理。1611年，開(kāi)普勒把他的發(fā)覺(jué)寫(xiě)進(jìn)了《折射光學(xué)》一書(shū)。
正確的折射定理是兩個(gè)人構(gòu)建的——荷蘭物理家威里布里德?斯涅耳和美國(guó)物理家笛卡兒。
斯浬耳于1591年出生于法國(guó)萊頓，他曾在萊頓學(xué)院兼任過(guò)物理院士。1621年，在開(kāi)普勒的研究結(jié)果的啟示下，斯涅耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)確立了開(kāi)普勒想發(fā)覺(jué)而沒(méi)有才能發(fā)覺(jué)的折射定理。當(dāng)時(shí)斯涅耳注意到了水底的物體看上去像飄浮的現(xiàn)象，并企圖揭露其中的奧秘，由此便引出了他對(duì)折射現(xiàn)象的研究。
然后，斯涅耳做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，他應(yīng)用開(kāi)普勒的方式發(fā)覺(jué)：從空氣到水里并落在容器垂直面上的一條光線在水底所走的寬度，同該光線如按未偏離其原始方向而原本會(huì)通過(guò)的路程成一定的比。他強(qiáng)調(diào)：折射光線坐落入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，入射光線和折射光線分別位于法線一側(cè)，入射角的余弦和折射角的余弦的比值對(duì)于一定的兩種媒質(zhì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù)。
斯涅耳的這一折射定理是從實(shí)驗(yàn)中得到的，沒(méi)有做任何的理論推論，即使正確，但卻未曾即將公布過(guò)。1626年，就在斯涅耳逝世不久，惠更斯和伊薩克?沃斯三人在審查他遺留的原稿時(shí)，才見(jiàn)到他關(guān)于發(fā)覺(jué)折射定理的記載。
1637年，西班牙語(yǔ)文家笛卡兒進(jìn)一步建立了斯涅耳光的折射定理，第一次給出了折射定理的現(xiàn)代敘述方式。他提出了光就是由某種介質(zhì)傳遞壓力的模型，從物理上導(dǎo)入了用余弦函數(shù)形敘述的折射定理。傳統(tǒng)上覺(jué)得，斯涅耳是首次從數(shù)學(xué)上闡述了光的折射定理，而笛卡兒則是第一次給出了它的物理公式。為此光的折射定律應(yīng)用，折射定理被稱為斯涅耳定理，也有人稱為笛卡兒定理。
折射定理的發(fā)覺(jué)造成了許多知名學(xué)者的強(qiáng)烈反響光的折射定律應(yīng)用，紛紛從不同的化學(xué)角度，采取不同的語(yǔ)文工具來(lái)解釋和證明折射定理。折射定理是幾何學(xué)最重要的基本定理之一，它的發(fā)覺(jué)使幾何光學(xué)獲得了進(jìn)一步的發(fā)展。