Asıl büyük başarısı, çok eski dönemlerden beri görmenin gözden çıkan ışınlarla gerçekleştiğini savunan gözışın kuramını deneysel olarak reddetmiş olmasıdır. İbnü'l-Heysem'in bu konuda ileri sürmüş olduğu kanıtlar şunlardır:
1. Karanlıkta göremeyiz. Eğer ışınlar gözden çıksaydı, karanlıkta görmemiz gerekirdi.
2. Kuvvetli bir ışığa baktığımızda gözlerimiz kamaşmaktadır. Eğer ışınlar gözden çıksaydı, gözlerimizin kamaşmaması gerekirdi.
3. Eğer karanlık bir odanın tavanına bir delik açarsak, sadece o noktayı ve gelen ışığı görürüz. Halbuki ışınlar gözümüzde çıksaydı, her tarafı görmemiz gerekirdi.
4. Yine, ne zaman yıldızlara baksak onları anında görürüz. Eğer ışınlar gözden çıkmış olsaydı, yıldızları görmemiz için belirli bir zamanın geçmesi gerekirdi. Böyle olmadığına göre demek ki ışınlar gözden çıkmaz.
Böylece ışınların gözden değil ama nesnelerden çıktığını kanıtladıktan sonra, İbnü'l-Heysem, yansıma konusuna girmiştir. Bilindiği gibi, ışığın ayna gibi parlak yüzeylere çarptıktan sonra uğradığı değişimleri inceleyen yansıma, yani katoptrik çok eskiden beri bilinen bir konudur. Nitekim İlk Çağ'da Eukleides ve ondan sonra da Batlamyus bu konuyla ilgilenmiş ve geometrik olarak incelemişlerdi. Eukleides her hangi bir deneye başvurmaksızın, ayna yüzeyine gelen ışının yüzeyle yapmış olduğu açının, yüzeyden yansıdıktan sonra yapmış olduğu açıya eşit olduğunu belirtmiştir. Bugün Yansıma Kanunu adını verdiğimiz bu ifadeyi, daha sonra Batlamyus benimseyip, doğru olduğunu deneysel olarak göstermiştir. Ancak Batlamyus konuyu incelerken ayrıca iki temel ilke daha kabul etmiştir :
1. Gelen ışının Normal ile yaptığı açı, yansıyan ışının Normal ile yaptığı açıya eşittir. 2. Gelen ışın, yansıyan ışın ve Normal aynı düzlemde bulunurlar.
İbnü'l-Heysem'in bu konuya katkısı ise, gelen ışın ile yansıyan ışının neden eşit açılar oluşturduğunu fiziksel ve geometrik yoldan göstermiş olmasıdır. İbnü'l-Heysem'e göre, ışık çok yüksek bir hızla hareket ettiği için, ayna yüzeyi gibi parlak yüzeylere çarptığında, ne orada durabilir, ne de yüzeye nüfuz edebilir; ancak başlangıçtaki yapı ve gücünü koruduğu için, ayna yüzeyine temas ettiği anda, gelme açısına eşit bir açıyla hareketini sürdürür. Çünkü eğik geliş hareketi ile aynanın bu harekete karşı yapmış olduğu direnç zıt değildir; ayna yüzeyine gelen ışın, aslında biri bu yüzeye dik ve diğeri ise paralel olan iki kuvvetin etkisi altındadır; ayna yüzeyi birinci kuvveti engellediği halde, ikinci kuvveti engellemediği için ışın yansır; yansımadan sonra serbest kalan birinci kuvvet ile ikinci kuvvet, yansımadan önceki kuvvetlere eşit oldukları için, durum tersine döner ve gelme ve yansıma açıları birbirlerine eşit olur.
İbnü'l-Heysem'in bu ikinci kanıtlamasında dikkati çeken en önemli yön, gelen ve yansıyan ışınların biri dik diğeri ise yüzeye paralel olan iki kuvvetin etkisinde kaldığını ve hareketin yönünü de bu kuvvetlerin bileşkesinin belirlediğini belirtmiş olmasıdır.
İbnü'l-Heysem yansımadan sonra kırılmayı da incelemiştir. Bilindiği gibi, kırılma olgusu, daha önce Cleomedes ve Batlamyus gibi bilginler tarafından araştırılmış ve Batlamyus, yansımanın olduğu gibi, kırılmanın da temel ilkelerini belirlemeye çalışmıştır; ancak, bugün Kırılma Kanunu diye adlandırılan kanunu bulamadığı görülmektedir.
Yansıma olgusu gibi, kırılma olgusunu da fiziksel ve geometrik yoldan inceleyen İbnü'l-Heysem, konuya gözlemsel ve deneysel bilgi açısından önemli katkılarda bulunmuştur; fakat diğer optikçiler gibi, İbnü'l-Heysem de bu kanuna ulaşamamıştır. Kırılma kanunu çok sonraları Snell (1580 - 1626) tarafından bulunacak ve bundan dolayı Snell Kanunu olarak da tanınacaktır.
