1665年英国正在闹瘟疫，为了减少感染，剑桥大学暂时放假了。牛顿回到了自己的家乡。他虽然也去田里干活，但更多的精力还是用于科学研究。他在上大学的时候，就非常喜欢做物理实验，接触到许多的光学仪器。当时的光学仪器存在许多的缺陷，这些问题却被牛顿牢牢记在了心里。那个时代的光学仪器非常原始，无非是一些平面镜，凹、凸透镜及三棱镜等元件，因而牛顿在家里就能够方便地开展自己的工作。
一天，牛顿拿出一块玻璃三棱镜准备做实验，一束阳光射了进来。细心的牛顿发现地面上呈现出红、黄、青、紫等各种颜色的光，而且排成了鲜艳彩带。牛顿以前曾多次使用过三棱镜，都没有发现这个现象。
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，接着拿出两张硬纸板。在一张纸板上刻出一条缝放在棱镜前面，将另一张放在棱镜后面作光屏。当一束阳光穿过窄缝射到棱镜上时，在进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，在后面的屏上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色排开的彩色光带。难道白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，很快便发现了对这一现象的解释：白色的光通过三棱镜后之所以变成依次排列的各色光，并不是白光有复杂成分，而是白光与棱镜相互作用的结果。
牛顿开始考虑这个问题的真实性。如果白光通过棱镜后变成七种颜色的光是由于白光与棱镜的相互作用，那么这些颜色的光经过第二个棱镜时必然会再次改变颜色。
他根据自己的想法继续做实验。牛顿先在棱镜后面竖放一张开有小孔的屏，这样转动前面的棱镜，就可以使不同颜色的光单独地穿过小孔。在屏的后面再放一块三棱镜，就能观察到这些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，这些单色光经过第二块棱镜后没有再分解，颜色也没有变化，看来别人的解释并不正确。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，那么用另一块棱镜就可能使这些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顶角较大的棱镜，果然实验成功了，七种颜色的光带又变成白光。
这些成功的实验使牛顿认识到白色的阳光的确具有复杂的成分，它由七种不同颜色的光组成。三棱镜之所以能把它们分开，是因为各种单色光相对于棱镜有不同的折射率。后来这些实验被称为著名的“光的色散实验”。