1660年，格裏馬耳迪發現了光的衍射現象和雙光束幹涉現象。他在1666年出版的《光的物理學》一書中，描述了自己所做的實驗。他將光束通過小孔引入暗室，在透過孔的光束中立一根細竿，細竿的影子落在白色的牆麵上。結果，他發現細竿的影子比計算得出的幾何影子寬了許多，並且該影與一個、二個，有時三個彩帶相鄰接。當光很強時，他還觀察到彩帶能夠進入陰影的現象。他又用不透明的小圓板代替細竿，觀察圓板的影子，結果發現，白牆上的亮區比幾何亮區為大。格裏馬耳迪將光線在傳播過程中繞過障礙物邊緣的現象稱為“衍射。”他還用心地做了雙孔實驗，即把帶有兩個相距很近的小孔的平板置於光的照射之下，就在孔後的白板上得到了兩個互相重疊的小孔像，重疊的一些部分顯出了光的強度的減弱，這實際是雙光束幹涉中出現的相消幹涉。
胡克也觀察到了衍射現象。他發現並研究了薄膜幹涉的彩色條紋。波意耳在1663年獨立地研究了薄膜色，他細心地記載了肥皂泡和玻璃球的幹涉狀況，認為彩色是由於光在被照麵上發生變異形成的。
牛頓早期，以修改了的形式重複了格裏馬耳迪的實驗，他認真地研究了胡克提出的薄膜彩色條紋。牛頓環的設計與幹涉花樣的分析，是牛頓在光學領域的三大成就之一。
牛頓取兩塊玻璃體，一是14英尺望遠鏡用的平凸透鏡，另一是50英尺左右的望遠鏡用的大型雙凸透鏡，而在雙凸透鏡上放上平凸透鏡，使其平麵一邊向下，這時慢慢地把它們壓緊，使得圓環的中心陸續出現各種顏色，然後再把上麵的玻璃慢慢提起，使之離開下麵的玻璃體，於是這些顏色又在圓環中心相繼消失。在壓緊玻璃體時，在別的顏色中心最後現出的顏色，初次出現時看起來像是從周邊到中心幾乎均勻的色環，每壓緊玻璃體時，這色環會逐漸變寬，直到新的顏色在其中心顯出，而它就成為包在新色環周圍的色環。再進一步壓緊玻璃體時，這個環的直徑會不斷增大，而其周邊的寬度則減少，直到另一新的顏色在最後一個色環的中心顯出；如此繼續下去，第三、第四、第五種以及跟著的別種顏色不斷在中心顯出，並成為包在最內層顏色外麵的一組色環，最後一種顏色是黑點。反之，若是抬起上麵的玻璃使其離開下麵的透鏡，色環的直徑就會縮小，其周邊的寬度則增大，直到其顏色陸續到達其中心，後來它們的寬度變得相當大，就會比以前更容易認出和識別它們的色種了。牛頓就用這種辦法觀察了它們的順序和分量。
在透鏡的接觸點處形成透明中心點之後，接著出現的是藍色、白色、黃色和紅色，藍色的量很小，以致無法在透鏡所形成的環中認出它，紫色在環中也不易識別，但黃色與紅色都相當豐富，看起來與白色的程度差不多，比藍色要強四五倍。緊接著包圍這些色環外麵的色環的顏色次序是紫、藍、綠、黃、紅，這些顏色都很清晰鮮明，隻是綠色的量很少，似乎比其他顏色顯得模糊暗淡得多。在其餘四種當中，紫色的量最少，藍色又小於黃色與紅色。第三組環的順序仍是紫、藍、綠、黃、紅；其中紫色似乎比前一組環中的紫色略帶些紅色，綠色就顯著多了，別的顏色也一樣鮮明而豐滿，例外的是黃色，但紅色開始變淡了，更接近紫色。在此之後，是由綠色和紅色組成的第四組色環。其中綠色十分鮮明豐富，綠環的一邊微呈藍色，另一邊微呈黃色。但在第四組色環裏，沒有紫色，藍色也幾乎沒有，黃色與紅色也很不完全，也不鮮明，以後各組色環越來越變得模糊不清了，到第七組環時，它們終於成為一片白色了。
牛頓測量了前六個黃色色環最亮的中心線的半徑，發現其平方為一個由1，3，5，7，9，11構成的算術級數，另一方麵暗環半徑為由偶數2，4，6，8，10，12構成的算術級數。牛頓是最早認識到光具有周期性的科學家，他知道並親自做過衍射實驗，用心地研究過牛頓環幹涉花樣，這些本來是光的波動說的最好證明。他也清楚地看到波動說可以怎樣來解釋這些現象，但由於他堅持認為光是通過空間的高速前進的粒子流，所以在解釋牛頓環花樣時，他提出了所謂的“陣發理論”，每條光線在通過任何折射麵時都要進入某種短暫的組態或狀態，這種狀態在光線行進過程中每隔一定時間又複原，並在每次複原時傾向於使光線容易透過下一個折射麵，而在兩次複原之間則容易被下一個折射麵所反射。牛頓還提出了所謂的光的“陣發的長度”，其實它就是我們現在所說的光波波長。他在這裏，親臨真理邊沿，立刻就可獲得光具有波動性的重大發現。但十分可惜，他在承認這些重要事實和現象之後，卻拒絕用波動說來說明光的本性。