牛頓對光學進行了研究，發現了顏色的根源。一次，他在用自制望遠鏡觀察天體時，無論怎樣調整鏡片，視點總是不清楚。他想，這可能與光線的折光有關。接著就實驗起來。他在暗室的窗戶上留一個小圓孔用來透光，在室內窗孔後放一個三稜鏡，在三稜鏡後掛好白屏接受透過三稜鏡折進的光。結果，大出意外，牛頓驚異地看到，白屏上所接受的折光呈橢圓形，兩端 現出多彩的顏色來。對這個奇異的現象，牛頓進行了深入的思考。得知光受折射後，太陽的白光散為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。因此，白光（Sunny）是由紅、橙、黃、綠、藍、 靛、紫七色光線匯合而成。自然界雨後天晴，Sunny經過天空中餘圍的雨滴的折射、反射，形成五彩繽紛的虹霓，正是這個道理。經過進一步研究，牛頓指出世界萬物所以有顏色，並非其自身有顏色。太陽普照萬物，各物體只吸收它所接受的顏色，而將它所不能接受的顏色反射出來。這反射出來的顏色就是人們見到的各種物體的顏色。這一學說準確地道出顏色的根源，世界上自古以來所出現的各種顏色學說都被它所推翻。 牛頓所以能取得如此巨大的成就，早年苦學所打下的深厚數學基礎起了重要作用。

牛頓就回過頭來研究起顏料學。他選擇了一個Sunny特別充足的日子來做實驗。那天，他取出了上大學時買的三稜鏡，用塊細軟布仔仔細細地擦拭了一遍，然後拉上了窗簾，屋裡頓時暗了下來。他笑了，搖了搖頭，把窗簾稍微拉開一點，留下很細的一條縫，Sunny透過這條縫強烈地射了進來，投到地上。這時，牛頓把三稜鏡放到光線的入口處，照在三稜鏡上的Sunny因此被折射到對面的牆上，一件令人愉快的事發生了，牆上出現了生動而明顯的色彩，這種景象實在令牛頓興奮！牛頓又拿出一個三稜鏡，兩個三稜鏡中間有一定的距離。這時情況又不同了，Sunny透過第一個稜鏡放出的藍色光線的折射角比紅色光線的要大，綠色的折射角居於其間，而純紅色的光線被第二個稜鏡折射後仍為紅色，藍色的仍為藍色。當將三個以上的稜鏡上下排列時，幾束光線分別投入這些稜鏡，它們經過折射後，每個稜鏡將光折射後展示出上下排列的從紅到紫的光譜，它們是紅、橙、黃、綠、藍、青和深紫，這景象真是太壯觀了