Visión y Luz . Estrechamente relacionado con las matemáticas y la física, el campo de la óptica intenta responder preguntas sobre qué y cómo ve la gente. Al reflexionar sobre lo que la gente ve, los científicos musulmanes profundizaron en el ámbito de la filosofía y la religión. Personas de varias tradiciones religiosas han cuestionado si el mundo físico es una realidad real o una especie de entidad irreal que oculta la realidad de Dios. Si bien los musulmanes se unieron a otras tradiciones en ese debate, también hicieron enormes avances en el descubrimiento de cómo funciona la visión. La óptica también analiza las propiedades físicas de la luz, examinando preguntas sobre qué hace un arco iris o por qué las imágenes se ven distorsionadas cuando se reflejan en una superficie convexa o cóncava en lugar de una plana. Las matemáticas y la física fueron las herramientas necesarias para responder a estas preguntas.
El padre de la óptica moderna . Si bien los eruditos musulmanes anteriores también estudiaron la óptica moderna, en su mayoría aceptaron fuentes griegas, especialmente Aristóteles, Ptolomeo y Euclides, incluida su afirmación de que la visión se dispara desde los ojos. Aristóteles, en particular, había escrito que los ojos emiten rayos de luz que iluminan los objetos que uno ve. En el siglo XI, sin embargo, el erudito musulmán Ibn al-Haytham (llamado Alhazen en Occidente) realizó una investigación en Egipto y España que lo llevó a llegar a conclusiones sobre
la naturaleza de la luz y la visión que contradecía las enseñanzas de los griegos y le valió el título de "Padre de la óptica moderna". Ibn al-Haytham descubrió que los ojos reciben la luz reflejada de los objetos, en lugar de emitirla. Así estableció la verdadera base científica de la visión. El siguiente paso fue comprender la naturaleza de la luz y cómo el ojo transforma la luz en visión. Ibn al-Haytham dedicó prácticamente toda su vida adulta a experimentos sofisticados diseñados para responder algunas de estas preguntas.
La naturaleza de la luz . Ibn al-Haytham y los científicos musulmanes contribuyeron mucho a la comprensión de la naturaleza de la luz refractada. Ibn al-Haytham escribió sobre lo que le sucedió a la luz cuando atravesó sustancias claras como el agua, el aire y el vidrio. También hizo experimentos sobre la dispersión de la luz blanca en los colores del espectro y así pudo explicar cómo la luz que viaja a través de la atmósfera puede crear un arco iris. Estos estudios lo llevaron a otros descubrimientos sobre la atmósfera. Descubrió que se vuelve menos denso en elevaciones más altas y, por lo tanto, refracta la luz de diferentes maneras. Al descubrir que el crepúsculo comienza cuando el sol está diecinueve grados por debajo del horizonte, pudo calcular el grosor de la atmósfera terrestre. Escribió un libro completo que describe cómo diversas condiciones atmosféricas crean diferentes colores de una puesta de sol. Las obras de Ibn al-Haytham sobre la luz y los espejos y sus cualidades reflectantes tuvieron una fuerte influencia en los artistas y arquitectos del Renacimiento, que intentaban comprender el concepto de perspectiva y cómo reproducir en el lienzo el efecto visual del espacio tridimensional.
El ojo humano . Ibn al-Haytham dibujó diagramas de cómo la visión entra en el ojo a través de la luz que se refleja o refracta en los objetos físicos. Fue el primer científico en presentar la teoría de que la visión es el resultado del funcionamiento del ojo, el nervio óptico y el cerebro. Estos estudios influyeron en las obras de Roger Bacon y Leonardo da Vinci. Otro erudito musulmán, al-Zahrawi, había realizado extensos estudios del ojo en el siglo X y principios del XI, escribiendo textos sobre cirugía ocular y describiendo cómo había eliminado las cataratas extrayéndolas del ojo con una aguja hueca. El médico del siglo XI Ibn Sina (Avicenna en latín) fue el primer científico en describir la anatomía del ojo con gran detalle, identificando partes como la córnea, el iris, la retina, la capa del cristalino, el agua interior, el nervio óptico y el quiasma óptico que conduce los nervios ópticos al cerebro.