一、概述
人类对光本性的认识经历了一个十分坎坷、漫长的过程，这其中不仅仅使我们获得了好多知识，更重要的是对科学精神和科学发觉的理解。
墨子和他的中学生做了世界上最早的“小孔成像”实验，并对实验结果做出了光沿直线传播的科学解释，并用此原理解释了物体和投影的关系。古意大利物理家欧几里德（公元前330-公元前275）在他的《光学》著作里总结了到他那时为止已有的关于光现象的知识和推测。那时的人们早已晓得，在耳朵和被观察物体之间行进的光线是直线；当光线从一个平面反射时，入射角和反射角相等。托勒密最早做了光的折射实验。托勒密在他的最后一本重要专著《光学》中提出和说明了各种基本原理光的折射规律有哪些，他借助经验发觉了折射的规律，绘出了光线以各类入射角从光疏媒介步入水的折射表，但没有由此得出精确的折射定理。俄罗斯科学家罗吉尔·培根（1214-1293）对于光学的研究级为深刻，他通过实验研究了凸透镜的放大疗效以及光的反向和折射规律，证明了虹是太阳光照射空气中的水珠而产生的自然现象。达芬奇他描述了光是怎样通过不同表面反射的，耳朵是怎样觉得反射并判定距离的，人类的耳朵是怎样接受透视的及光投射在物体上是怎样形成阴影的。
开普勒企图通过实验发觉精确的折射定理，他的方式其实是正确的，却没有得到其中有规律性的联系，但开普勒的研究为后来斯涅尔得出折射定理起到了一定的启示作用。17世纪20年代初由法国科学家斯涅尔深入研究了光的折射现象，并提出确切的折射定理，奠定了几何光学的基础。笛卡尔1637年也在他的《屈光学》中提出了知名的折射定理——光的入射角与折射角的余弦之比为常数。
随着几何光学的发展，数学光学的研究也开始起步。在人们对化学光学的研究过程中光的折射规律有哪些，光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性问题，笛卡尔提出了两种假说；一种假说觉得，光是类似于微粒的一种物质；另一种假说觉得光是一种以“以太”为媒质的压力。其实笛卡尔更指出媒介对光的影响和作用，但他的这两种假说早已为后来的微粒说和波动说的争辩埋下了伏笔。
二、光的波动说
十七世纪之后，人们陆续发觉自然界中存在着与光的直线传播现象不完全符合的事实，这就是光的波动性的表现，其中最先发觉的就是光的衍射现象。美国科学家格里马尔迪首先观察到光的衍射现象；但他无法正确解释这一现象，他晓得他所观察到的这一衍射现象是与光的直线传播相矛盾的。格里马尔迪在1655年首次提出光的波动说。
胡克是光的衍射现象的另一个发觉者；1665年，胡克也提出了光的波动说，他觉得光的传播与水波的传播相像。1663年，西班牙科学家波义耳提出了物体的颜色不是物体本身的性质，而是光照射在物体上形成的疗效；他第一次记载了香皂泡和玻璃球中的彩色碎花。胡克重复了格里马尔迪的试验，并通过对香皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以太的一种横向波”的假说。按照这一假说，胡克也觉得光的颜色是由其频度决定的。1672年胡克进一步提出了光波是横波的概念。
惠更斯仔细地研究了牛顿和格里马尔迪的光学实验，觉得其中有好多现象都是微粒说所难以解释的。为此，他提出了比较完整的波动学说理论；那些在《光论》及补编的《论重力的缘由》中能找到相关阐述。惠更斯承继并建立了胡克的观点，他把光波与声波类比，提出了以他的名子命名的描述光波在空间各点传播的原理——惠更斯原理，可以定性解释光的衍射现象。惠更斯证明了光的反射定理和折射定理，也比较好地解释了光的衍射和冰洲石（无色透明的橄榄石）的双折射现象，觉得这是因为冰洲石分子微粒为椭圆形所致；他也成功解释了知名的“牛顿环”实验。
惠更斯原理是近代光学的一个重要基本理论。但它似乎可以预想光的衍射现象的存在，却不能对这种现象做出解释，也就是说它可以确定光波的传播方向，而不能确定沿不同方向传播的震动的振幅；惠更斯原理是人类对光学现象的一个近似的认识。因为惠更斯觉得光波和声波一样是一种纵波，为此他未能解释光的偏振光现象；并且惠更斯所谓的波动实际上只是一种脉冲而不是一个波列，也没有构建起波动过程的周期性概念，因而，用他的理论难以解释颜色的起源，也不能说明干涉、衍射等有关光的本质的现象。反正，十七世纪，由格里马尔迪、胡克、惠更斯等人所构建起的光的波动学说还是很不成熟的。
三、光的微粒说
就在惠更斯积极的宣传波动学说的同时，牛顿的微粒学说也逐渐地构建上去了。牛顿依据光的直线传播性质，提出光是微粒流的理论；1672年，牛顿在他的论文《光和颜色的新理论》中提到了他所作的光的色散实验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在旁边的墙上上会得到一个彩色波谱。在这篇论文里他用微粒说阐明了光的颜色理论；他觉得，光的复合和分解如同不同颜色的微粒混和在一起又被分开一样。从光的色散现象中得出推论；单色的光束是不能再改变的，它们可以说是光的“原子”，如同物质的原子一样。
支持光的微粒说的人们觉得：单色光是由单一粒子构成的，白光则是各类光粒子的混和物，棱镜只是将它们分类，使各类光粒子有不同的偏转角度。牛顿及其跟随者把色散现象看作是微粒说的一个证明。
牛顿在1704年出版的《光学》一书中，觉得光的直线传播是因为这种微粒从光源飞下来，在真空或均匀物质内因为惯性而作匀速直线运动。他说：“光线是否是发光物质发射下来的很小的物体？由于这样一些物体才能直线穿过均匀媒质而不弯曲到影子区域里去，这正是光线的本性。”
牛顿在解释光的折射定理、衍射、干涉等现象的过程中进一步发展和建立了光的微粒说。牛顿在剖析折射定理时，坚持微粒说的观点，觉得光在光密媒质中的速率小于光疏媒质中的速率（实际上这是一种错误观点），但这在当时难以用实验加以检验的。牛顿解释光的衍射现象时觉得，当光粒子通过障碍的边沿时，因为二者之间有引力作用，使光束步入了几何阴影区，这些解释在当时曾被多数人所接受。牛顿在解释光的干涉现象时，觉得当光投射到一个物体上的时侯，可能唤起物体中以太粒子的震动，就好象投入水底的铁块在海面上惹起波纹一样；他甚至构想可能正是因为这些波依次地赶过光线而导致干涉现象。