托勒密的折射定律在歐洲流行了一千四百多年。開普勒在阿勒·哈增之後，進行了實驗驗證後進一步指出：托勒密的折射定律在入射角小於30°時成立，大於30°時不成立。他認為，折射角由兩部分組成，其一正比於入射角，其二正比於入射角的正割。這是不正確的。開普勒提出了光的內全反射的概念，他用實驗證明，光線由空氣射向玻璃，折射角不能大於42°，並根據光路可逆性定理，指出光由玻璃射向空氣，當入射角大於42°時，空氣中無相應的折射光線，即光線全部返回玻璃，發生了全反射。全反射現象是光由光密介質射向光疏介質界麵時的特殊情況，它與折射現象緊密相聯；全反射原理，是現代光學纖維通訊的基本依據之一。這些光學知識都記載於1611年他所著的《屈光學》一書中。
1615年，斯涅耳精心地進行了折射實驗，他在方形器皿中盛水，水上為空氣。在水麵上方沿OD方向觀察水中發光點F，F點就像在B點一樣。斯涅耳對此進行數學推演，他以D為圓心，以DF為半徑作圓，並過F點向水麵引垂線FA，設FA與OD延長線交點為C，則得cosecicosecr=DF/siniDF/sinr=DCDF=常數即光線由空氣射向某種介質時，入射角的cosecrDFDF/sinr餘割與折射角的餘割之比保持相同值。
這個實驗及折射定律的表述是1626年從斯涅耳的遺稿中發現的。斯涅耳是最先找到光的折射定律的科學家，所以直到現在人們常稱折射定律為斯涅耳定律。
1637年，笛卡兒在《屈光學》一書中，提出了折射定律的現代形式。他以運動著的小球作比喻，使小球自一種介質通過與加一種介質的界麵產生偏折後，繼續前進，即發生了折射現象。他假定，在同一種介質中小球的速度與方向無關，折射時小球平行於折射平麵的速度分量保持不變，垂直於折射平麵的速度分量發生了變化。他在《屈光學》中寫道：“光的作用同這個球的運動遵循同一法則。那就是光線由一透明物體向更容易或更困難接受光線的另外物體斜射時，更容易接受光線的物體與其他物體的界麵相比，常常將光線改變為稍偏斜的方向。而且，這正好與那個物體接受光線比別的物體更容易的程度成比例。隻是這裏必須注意下麵問題，即這個傾斜度根據CB或AH，EB或IG這些互相加以比較的線段的長度加以測定。”“對線段AH與線段IG，或諸如此類之間的比，對由同一物質產生的折射，始終相同，無變化。”
笛卡兒接著寫道：“由於折射全部歸於一個測定，不僅相當準確可靠而且實施起來也沒有困難。這是因為要了解產生於同一表麵的全部折射，隻需要一條光線就足夠了的緣故。”
在比喻中，笛卡兒還說：“球碰到軟的物體比碰到硬的物體更容易喪失運動，就像碰到有桌布的桌麵上比直接碰到桌麵本身更難以彈起來一樣。這個細微物質的作用在空氣中的各部分（由於空氣柔軟、不堅固地結合在一起，對它作用時，不顯示太大的抵抗）比在水中的各部分（水比空氣顯示更大的抵抗），受到更大的妨礙。或在水中的各部分受到比玻璃或水晶更大的妨害。這並不足為奇。這樣，透明物體的組成部分，越硬越堅固就越容易通過光線。”這段話表明，笛卡兒認為，光密介質容易傳播光線，即光密介質中的光速大於光疏介質中的光速。基於這些假定，笛卡兒得到了關係式=sinisinr=常數。
這就是光的折射定律的現代形式，人們有時又把它稱為光折射的正弦定則。不過笛卡兒認為：這一常數等於第二種介質中的光速與第一種介質中的光速之比。