Claude Ptolémée (IIe siècle apr. J.-C.) expose dans son Optique quelques expériences visant à mesurer les effets de la réfraction du rayon visuel sur la surface de séparation entre des matières transparentes de densité différente : air/eau, air/verre, verre/eau. La reconstruction propose la deuxième de ces expériences, la mesure des angles de réfraction dans le passage de l’air au verre, faite en utilisant une plaque en bronze au bord gradué et un demi-cylindre en verre blanc parfaitement transparent (Optique V, 14-18).

Dans la reconstruction, le rayon visuel qui – selon la conception du procédé visuel admis par Ptolémée – sort de l’œil, est représenté par un faisceau de lumière produit par un projecteur. Un bouton permet de changer la position du projecteur et par conséquent l’angle d’incidence du faisceau de lumière sur la surface plane du demi-cylindre en verre. Il est ainsi possible de vérifier la crédibilité des résultats expérimentaux rapportés par Ptolémée par rapport à la perpendiculaire à la surface de séparation air/verre (Optique V, 18):

 

Angle d’incidence                                  Angle de réfraction

10°                                                          7°

20°                                                          13° ½

30°                                                          19° ½

40°                                                          25°

50°                                                          30°

60°                                                          34° ½

70°                                                          38° ½

80°                                                          42°