在一次次的實驗中，他都注意著發生的現象，總結規律。最後卡文迪許認為，容器壁的露珠是氫氣和空氣中的氧氣的化合物。進一步對露珠進行分析，發現這種液體無臭無味，蒸幹後不留任何殘渣，蒸發時也沒有刺鼻的氣味產生，這露珠似乎就是純淨的水。
水真的是“可燃空氣”同“無燃素空氣”的化合物嗎？為了證實它，卡文迪許直接把氫氣和氧氣混和在一起燃燒，結果確實有水生成。
同一時期，拉瓦錫也在研究氫和氧的作用，但他卻在另一個錯誤觀念的束縛下，陷入了嚴重的困難之中。在他看來，氧是一種酸素，凡是非金屬與氧作用都應當生成酸，因此他一心想通過氫和氧的作用合成出一種尚未知道的酸來。這一幻想迷住了他的心竅，使他對反應中殘留在器壁上的水視而不見。直到1783年5月的一天，他從卡文迪許的助手卜拉格那裏得知卡文迪許的發現後，他才恍然大悟。從此，他改變方向，對水、氧和氫之間的關係做了大量實驗和定量分析研究，最後也終於發現，“可燃空氣”根本不是什麼從金屬中釋放出來的燃素，而是從水中分解出來的一種物質元素，叫氫。它是水的一個組成部分。水不過是氧化了的氫，或者說水是氫氣和氧氣直接化合的產物。
統一的水分解了，原來的水“一分為二”，水是氫和氧的矛盾對立物。把水分解成氫和氧，從“水中取火”也就有了可能。水的分解顯示了氫的真實麵目，粉碎了燃素論的最後一張王牌。
燃素說之所以能被推翻，並不是說拉瓦錫是那種了不起的天才。他之所以能夠推翻燃素說，是因為“燃素說經過百年的實驗工作提供了這樣一些材料”，而他對這些材料的真實聯係作出了切實和毫不虛假的分析，要是沒有實驗材料，要是離開了前人和同時代的許多人的實驗，燃素說的推翻也是不可能的。
人類對自然界的認識，總是不斷發展的，在科學發展的曆史上，燃燒的氧化理論代替了燃素說，這是個不可否認的進步。但是氧化理論絕不是對火和燃燒現象認識的終結。
當我們看到鹽酸工業中，合成氯化氫反應爐裏熊熊燃著的隻是氫氣和氯氣的混合物，連一點兒氧氣都沒有，這就早已超越了氧化理論的範疇。原子彈的爆炸，產生出更為熾烈的燃燒現象，在那裏，連一般的化學運動範疇也突破了。所以我們對火和燃燒現象的認識，也還在繼續嚐試，繼續實驗，繼續發展。
光的色散實驗
我們生活的這個世界色彩斑斕，但五顏六色是從哪裏來的？自古以來人們就一直在思索這個問題。古希臘大學者亞裏士多德認為，各種不同的顏色是由於照射到物體上的亮光和暗光按不同比例混合所造成的。中世紀時，隨著顯微鏡的發明，掀起了一個“玩光”的熱潮。人們利用各種光學元件觀察五花八門的光學現象。你看，凸透鏡能將小字放大；凹透鏡能使大字縮小；三棱鏡更是好玩，一束太陽光經過它折射後，會形成一條色帶，按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序排列。奇怪！白色的光通過三棱鏡後為什麼會變成七彩色帶了？英國年輕的科學家牛頓親手製作了兩個光學質量很好的三棱鏡，並設計了一個“判決性實驗”，來判定太陽光譜的形成原因。
光的自然色散
關於顏色，很早以前人們就已經發現並開始研究它了。古希臘的亞裏士多德認為它是人們的主觀感覺所造成的，所有顏色都是光明與黑暗、白與黑按比例混合的結果。17世紀前的歐洲，一直流行著這種看法。人們有了顏色的初步概念以後，又發現顏色不僅一種，不同的顏色引起人的視覺感應也不同。那個時期，人們對多種複雜顏色的最初感性認識是從虹開始的。在田間從事生產勞動的人們常常發現，每當雨過天晴的時候，在太陽和雲霧共存的天空中，背著太陽的雲氣中呈現出一道絢麗多彩的光環，這光環是由五種顏色組成的。這一美麗的自然景觀引起了人們的極大關注和興趣，人們開始研究這一有趣而又奇妙的現象。把這美麗多彩的光環叫做虹。
虹到底是什麼？它是怎樣形成的呢？勞動人民在長期的生產勞動中進行了大量的觀察研究，最後，人們發現，虹不是在任何時候，天空中的任何位置都能出現，它總是出現在和太陽相對方向的雲氣中，沒有雲就不會見到虹，在沒有太陽的陰沉天氣中也不會見到虹。這是人們早期對虹的出現條件，以及虹所出現的位置規律的初步認識和掌握。到了唐代，對虹這一自然現象的成因有了比較科學的解釋。人們通過對虹的觀察看到了五顏六色的現象，這是最早的顏色感觀。
中國古代勞動人民不僅大體上認識了虹的成因，而且在長期的生產實踐中，他們發現用實驗的方法能產生霓虹現象，這就是人工造虹。公元8世紀中葉，那時候民間有一位名叫張誌和的讀書人，他善於開動腦筋，遇事總要琢磨個究竟，對一切新奇的現象都很感興趣。最早一次人工造虹的成功是在一個大雨過後的晴朗的天氣中，他站在院中望著天邊的彩虹，他想，既然太陽照射雨滴就能產生虹，那麼用水滴代替雨滴也應該能產生相同的現象。他在這突發奇想的驅使下，進行了一個人工造虹的實驗。他對著陽光噴射水滴，起初，他迎著陽光做這種試驗，結果沒有發現產生光環。於是他調整自己的觀察角度，經過多次多角度的調整，最後發現，如果背著陽光噴水就能看到空氣中所出現的五顏六色的光環，當他看到這一和陽光照射雨滴後產生的光環一樣的景觀時，他高興極了，馬上回房提筆做了記錄，記下了這一景觀產生的過程。這是史料記載的我國古代勞動人民第一次用實驗的方法研究虹。