Expérience théorique
Première observation : L'observateur regarde un crayon plongé dans un verre d'eau. Il a l'impression que le crayon est coupé au niveau de la surface de séparation de l'eau.
Deuxième observation : Un faisceau lumineux étroit arrive sur la surface de séparation entre l'air et l'eau. Une partie du faisceau est réfléchi dans l'air : c'est le phénomène de la réflexion partielle. L'autre partie pénètre dans l'eau en changeant de direction : c'est le phénomène de la réfraction de la lumière.