Cuando una onda incide sobre la superficie de separación entre dos medios de distinto índice de refracción, una parte de la onda se refleja y otra parte se refracta (se transmite al otro medio). Las leyes de la reflexión y la reflexión nos dicen que:
– Los rayos incidente, reflejado y refractado están en un mismo plano, llamado plano de incidencia, que es perpendicular a la superficie.
– El ángulo de incidencia, θi, y el ángulo de reflexión, θr, son iguales.
– El ángulo de incidencia y el ángulo de transmisión o refracción, θt, están relacionados por la ley de Snell:

n1 sen θi = n2 sen θt, donde n1 y n2 son los índices de refracción en el primer y segundo medios

La ley de Snell implica que, si la luz pasa a un medio de índice mayor, los rayos se acercan a la normal (se alejan de la normal si el segundo medio posee un índice menor).
La ley de Snell también puede expresarse en función de las velocidades de la luz en los dos medios, teniendo en cuenta que n = c/v. Así:

Las ametropías son defectos refractivos del ojo debidos a un exceso o defecto de potencia óptica, que tienen como consecuencia que la imagen formada por el ojo en la retina esté desenfocada. (La retina es el tejido de la parte posterior del ojo donde están los fotorreceptores que envían la señal al cerebro a través del nervio óptico.) Decimos que un ojo es emétrope cuando no presenta ametropías, es decir, cuando su potencia es la adecuada en relación con su tamaño, de manera que el foco imagen está situado en la retina y las imágenes están enfocadas. Hay tres tipos de ametropías:
miopía, hipermetropía y astigmatismo.

Miopía

Hipermetropía

Astigmatismo

Hasta el principio del Siglo XX había dos teorías contrapuestas para explicar la
naturaleza de la luz que parecían incompatibles entre sí:
– la teoría corpuscular, que considera que la luz está compuesta de partículas (o
corpúsculos), y cuyo principal defensor fue Newton, y
– la teoría ondulatoria, que defiende que la luz se comporta como una onda.

Aunque las dos teorías explicaban los fenómenos de reflexión y de refracción, solo la teoría ondulatoria pudo explicar satisfactoriamente los fenómenos de interferencia y de difracción. Esto, junto al desarrollo del electromagnetismo por Maxwell, consolidó la idea a final del Siglo XIX de que la luz era una onda electromagnética. Sin embargo, a principios del Siglo XX, Einstein retomó la teoría corpuscular de la naturaleza de la luz para explicar el efecto fotoeléctrico. Supuso que la energía de la radiación electromagnética no era continua sino discreta, de modo que una onda electromagnética de frecuencia f se podía considerar compuesta por cuantos, o corpúsculos, que viajan a la velocidad de la luz, cada uno de los cuales posee una
energía E = h v (donde h es la constante de Planck) y un momento lineal p = h/λ. A estos cuantos se les llamó fotones.

La teoría de Einstein no invalidó la teoría electromagnética de la luz. La física moderna tuvo que introducir la dualidad onda-corpúsculo, admitiendo que la luz posee simultáneamente cualidades ondulatorias y corpusculares. Posteriormente, De Broglie postuló, en el contexto de la mecánica cuántica, que la materia también presenta la dualidad onda-corpúsculo, de forma que cualquier partícula de momento lineal p tiene asociada una onda cuántica de longitud de onda λ tal que también se satisface p = h/λ. Esta dualidad en materia es fundamental en el desarrollo de la física cuántica y se ha comprobado experimentalmente en multitud de ocasiones al observar fenómenos propios de ondas, como la difracción, al interaccionar haces de partículas materiales, como electrones, contra redes cristalinas.