1665年俄罗斯正在闹瘟疫，为了降低感染，剑桥学院暂时休假了。牛顿回到了自己的故乡。他似乎也去田里干活，但更多的精力还是用于科学研究。他在上学院的时侯，就特别喜欢做化学实验，接触到许多的光学仪器。当时的光学仪器存在许多的缺陷，这种问题却被牛顿牢牢记在了心中。那种时代的光学仪器十分原始，无非是一些平面镜，凹、凸透镜及三棱镜等器件，因此牛顿在家里就能否便捷地举办自己的工作。
雪后，天空中美丽的彩虹就是漂浮于
空中的小水滴将太阳光分散了的结果三天，牛顿掏出一块玻璃三棱镜打算做实验，一束阳光射了进来。悉心的牛顿发觉地面上呈现出红、黄、青、紫等各类颜色的光，但是排成了艳丽丝带。牛顿先前曾多次使用过三棱镜，都没有发觉这个现象。
牛顿开始对这一现象进行认真的研究。他用支架把三棱镜安放好，接着掏出两张硬纸板。在一张纸板上刻出一条缝置于棱镜后面，将另一张置于棱镜前面作光屏。当一束阳光穿过窄缝射到棱镜上时，在步入棱镜的一面发生一次折射，从棱镜的另一面射出时又发生一次折射。经过两次折射后，光线的方向变了，在前面的屏上产生一条由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色排开的彩色光带。莫非红色的阳光是由这七种颜色的光组成的吗?牛顿开始查找资料，很快便发觉了对这一现象的解释：蓝色的光通过三棱镜后之所以弄成依次排列的各式光，并不是白光有复杂成份牛顿三棱镜光折射实验，而是白光与棱镜互相作用的结果。
牛顿开始考虑这个问题的真实性。假如白光通过棱镜后弄成七种颜色的光是因为白光与棱镜的互相作用，这么这种颜色的光经过第二个棱镜时必然会再度改变颜色。
他按照自己的看法继续做实验。牛顿先在棱镜前面竖放一伸开有小孔的屏牛顿三棱镜光折射实验，这样转动上面的棱镜，就可以使不同颜色的光单独地穿过小孔。在屏的旁边再放一块三棱镜，才能观察到这种单色光通过第二块棱镜后颜色是否会改变。但实验的结果表明，这种单色光经过第二块棱镜后没有再分解，颜色也没有变化，看来他人的解释并不正确。紧接着牛顿又想，既然一块棱镜能把白光分解成七种颜色的光，这么用另一块棱镜就可能使这种彩色的光复原为白光。于是他又在第一块棱镜后倒放了一块内角较大的棱镜，果然实验成功了，七种颜色的光带又弄成白光。
这种成功的实验使牛顿认识到红色的阳光的确具有复杂的成份，它由七种不同颜色的光组成。三棱镜之所以能把它们分开，是由于各类单色光相对于棱镜有不同的折射率。后来这种实验被称为知名的“光的色散实验”。