由于光学仪器的制成，实验科学的发展，推动了人们对光的研究，所以这一时期光学也相应地有所发展，如对折射现象的进一步研究。开普勒概括了人的光学知识，于1611年发表了《屈光学》一书，奠定了近代实验光学的基础。在该书中研究了折射现象，断定了托勒密关于折射定律的结论并不准确。
荷兰数学家斯涅耳（1591年～1626年）大约在1621年发现了准确的折射定律。
现代形式的折射定律是法国的笛卡儿（1596年～1650年）在1637年出版的《折光学》一书中第一次提出的。他把光看作是一种以太介质中压力的传递过程，从实质上讲，他是光的波动理论的奠基人。但在解释光的反射和折射时，他却持有粒子说的观点。他认为光的反射是微粒按照力学规律从一个弹性面上弹回；而光从密媒质进入疏媒质时的折射，则是由于光微粒通过界面时沿垂直方向的分速度减小，水平方向的分速度不变而产生的。质中的速度更快的推论，受到他的同国人比埃尔·费玛（1601年～1665年）的质疑。费玛根据“经济原理”断言，光应以“最短时间原理”选择它从一种媒质中的一点到达另一媒质中的一点的路径。1639年他得到解答：如果光在密媒质中比在疏煤质中走得慢些，那么，光的反射和折射就是“最短时间原理”的必然结果，他得到的折射定律的形式为。
折射定律的确立，为光学系统的计算提供了根据。到17世纪中叶，已经建立了光的反射和折射定律，从而奠定了几何光学的基础。
