Два за­ко­на гео­мет­ри­че­ской оп­ти­ки  — закон пря­мо­ли­ней­но­го рас­про­стра­не­ния света и закон от­ра­же­ния света  — были опи­са­ны зна­ме­ни­тым гре­че­ским уче­ным Ев­кли­дом, жив­шим в III в. до н. э. С по­мо­щью этих за­ко­нов Ев­клид объ­яс­нил целый ряд на­блю­да­е­мых яв­ле­ний, и в част­но­сти, от­ра­же­ние света от плос­ких и сфе­ри­че­ских зер­кал.

Гре­че­ский аст­ро­ном Клав­дий Пто­ле­мей (около 130 г. н. э.)  — автор за­ме­ча­тель­ной книги, ко­то­рая в те­че­ние почти пят­на­дца­ти сто­ле­тий слу­жи­ла ос­нов­ным учеб­ни­ком по аст­ро­но­мии,  — на­пи­сал также книгу «Оп­ти­ка», в ко­то­рой опи­сал, в част­но­сти, яв­ле­ние пре­лом­ле­ния света. С яв­ле­ни­ем пре­лом­ле­ния света Пто­ле­мей столк­нул­ся, на­блю­дая звез­ды. Он за­ме­тил, что луч света, пе­ре­хо­дя из одной среды в дру­гую, «ло­ма­ет­ся». По­это­му звезд­ный луч, про­хо­дя через зем­ную ат­мо­сфе­ру, до­хо­дит до по­верх­но­сти Земли не по пря­мой, а по кри­вой линии, то есть про­ис­хо­дит ре­фрак­ция. Ис­крив­ле­ние хода луча про­ис­хо­дит из-за того, что плот­ность воз­ду­ха ме­ня­ет­ся с вы­со­той.

Чтобы изу­чить закон пре­лом­ле­ния, Пто­ле­мей про­вел сле­ду­ю­щий экс­пе­ри­мент. Он взял круг и укре­пил на оси ли­ней­ки l₁ и l₂ так, чтобы они могли сво­бод­но вра­щать­ся во­круг нее (см. рис.).

Пто­ле­мей по­гру­жал этот круг в воду до диа­мет­ра АВ и, по­во­ра­чи­вая ниж­нюю ли­ней­ку, до­би­вал­ся того, чтобы ли­ней­ки ле­жа­ли для глаза на одной пря­мой (если смот­реть вдоль верх­ней ли­ней­ки). После этого он вы­ни­мал круг из воды и срав­ни­вал углы па­де­ния α и пре­лом­ле­ния β. Он из­ме­рял углы с точ­но­стью до 0,5°. Числа, по­лу­чен­ные Пто­ле­ме­ем, пред­став­ле­ны в таб­ли­це.

Экс­пе­ри­мент Пто­ле­мея был по­став­лен пра­виль­но, уче­ный по­лу­чил до­ста­точ­но хо­ро­шие чис­лен­ные зна­че­ния для углов па­де­ния и пре­лом­ле­ния, од­на­ко за­ко­на он уста­но­вить не сумел.