牛頓遮蔽門窗，讓房間變暗，只留下少許窗縫讓陽光透進來，他拿了一塊三角柱型的玻璃，也就是三稜鏡，放在縫隙間。他以為會看到後方牆壁出現一圈色彩，就像透過望遠鏡看到的那樣。可是他卻發現一道小小的彩虹橫灑在對面的牆壁上，伸展出去的不是圓圈，而是直線。在那一刻，牛頓發現了陽光具有一種全新的特性：可以經由折射而被分解為其組成。更重要的是，他推斷，彩虹的顏色是光本身固有的特性─並不是玻璃以某種方式將光上色。陽光實際上是由一系列顏色組成，結合在一起的時候，看起來是白色。逆轉這個過程，他也證明：第二塊稜鏡可以將彩虹變回一束白光。

有時，在暴雨過後，我們可以看見牛頓觀察到的現象，以最宏偉的規模展現出來。太陽從雲後出現，陽光遇到懸浮在空中的微小水滴，產生類似稜鏡的作用，組成陽光的各種顏色突然散開，產生彩虹。也許，在你閱讀的時候，旁邊就有一杯水。如果有，你可以親眼目睹這個效應。試試看，將水杯放在白色表面，有一束陽光照到的地方，你可以瞥見陽光照進水裡，再從水裡出來時產生的顏色。

有個現象可以鞏固牛頓的理論，無論你使用稜鏡、一杯水，或是懸浮在空氣中的雨滴，彩虹的顏色看起來總是以同樣的順序展開：紅、橙、黃、綠、藍、紫。你看到的書頁之所以呈現白色，是因為它均等反射了所有的顏色。我們周圍之所以有個色彩繽紛的世界，是因為不同的物體對這些顏色反射的強度有所不同。

牛頓的實驗雖然給光的理論帶來了曙光，卻並沒有就此揭開光是什麼。牛頓猜想光是一種物質，由一束束的微粒（corpuscle）組成，光粒子的質量因顏色而異。隨著光從空氣進入玻璃稜鏡，再離開回到空氣中時，不同質量的粒子，行進路徑就會受到不同程度的偏折─陽光產生了「折射」，因而依序梳理出一道道的顏色。

然而，牛頓並不是這時代唯一觀測到光有全新行為的博學之士。

英國博學家虎克（Robert Hooke, 1635-1703），以及荷蘭自然哲學家暨數學家惠更斯（Christiaan Huygens, 1629-1695），都在研究光的本質，而兩人都不認同牛頓的粒子說。他們反對的理由很充分：實驗已證明，兩束光可以互相穿透，卻不會交互影響。倘若光是粒子組成便不該如此，因為粒子可能互相碰撞。但如果光是波動，會互相穿透也就不奇怪了。然而牛頓對光的波動說完全不理會。

虎克是倫敦英國皇家學會的創始元老暨實驗負責人（Curator of Experiments），負責設計儀器和展示科學實驗，並在諸多科學領域貢獻良多。他也不畏引起爭議。虎克先發表了波動理論，過沒幾年，牛頓也發表了自己的光學理論，科學上的歧見，造成兩人之間的敵對競爭愈演愈烈。牛頓的取勝策略十分成功：只要活得比虎克久就可以了；他保留自己對光的完整理論，不公開其中的細節，直到虎克於一七○三年逝世之後才發表。