在格蘭瑟姆鎮上有一座高大的風車，人們安裝它是為了利用風力來磨麵粉。牛頓從學校放學回來路過這裏，當他看到這東西的時候，就禁不住地仰著脖子用心地觀察風車的轉動。邊看邊琢磨，最後他終於弄懂了風車的工作原理。回家後他也照葫蘆畫瓢地做了一架小風車，風一吹，葉片轉動，加一點兒麥粒進去就能像大風車一樣磨出麵粉來。可是，風車沒有風就不能轉動，這不好，太不方便了，於是牛頓又想出了新招，他用鐵絲做了一個圓籠子，裏麵關著一隻老鼠，當老鼠踩動輪子時，磨就飛快地轉動，居然也能磨出麵粉來。
有一天，牛頓把自己的小風車拿到學校去給同學們看，一下子吸引了好多學生。正當同學們議論紛紛的時候，一個學習成績一向很好但十分驕傲的學生跑過來，他一邊盛氣淩人地奪過小風車摔在地上，一邊又用語言加以譏諷，帶頭起哄。這使牛頓氣憤到了極點，與那個同學廝打了起來，這個平日裏沉默寡言的牛頓，把那個優等生打得落花流水。從此，牛頓暗暗下定決心，發憤圖強，不久，牛頓的學習成績就在全班名列前茅。
1661年6月，牛頓以優異的成績考入了劍橋大學三一學院。格蘭瑟姆中學的校長斯托克斯先生深知，牛頓是一個難得的天才，他向劍橋大學輸送了一名很有希望、很有前途的學生。為此，斯托克斯先生特別召開全體學生大會表彰牛頓，他以父親般的驕傲把他心愛的學生列為學校的高材生，他眼中閃動著淚水，讚揚牛頓的性格和特殊的才華。
揭開光譜的秘密
光與人們的生活和生產極為密切，它能引起人們的視覺，人們就是借助光來觀察世界，從事各種各樣的重要工作的，而光又是人們通常用到的一種最普遍的自然現象，因此光的作用是非常大的。光既然這麼重要，那麼少年朋友們，你們知道光是怎樣產生的，它又有哪些性質呢?
我們知道有許多物體，像太陽、電燈、火炬、螢火蟲等，它們都能自己發出光來，在物理學上，我們把這種自己能發光的物體稱為光源。生活在遠古的人類祖先，是以太陽為光源的，到了黑夜就無能為力了。黑暗給人以可怕可惡的感覺。經過漫長的歲月，人們發現火也能提供光和熱，開始時，人們使用天然火，後來，人們學會了利用竹、鬆脂等製成火炬來作為人造光源。用油燈作為光源的曆史在中國也是很悠久的。蠟燭作為光源是後來中國人發明的，戰國時期，人們已經知道用纖維或竹心外裹著層層蜜蠟製成了一種叫“蜜燭”的蠟燭。據分析，墨家做光學實驗時，用的就是這種蜜燭。直到近代光源——電燈發明以前，在很長時間裏，以不同形式出現的火，一直是人們惟一可用的人工光源。通過對光的長期觀察，人們發現，隻有借助光源發出的光才能引起人們的視覺。
有了光源，就能產生光，光是一種奇特而又重要的物質，它有很重要的性質。遠在公元前4世紀，墨翟和他的弟子們做了世界上最早的針孔成像實驗，這個實驗的結果告訴我們：光照在人身上就像射來的箭一樣，是沿直線進行的，而不走曲線。從人體下部射出來的光線，射到屏幕的高處；從人體上部射出來的光線，射到屏幕的低處。從腳部射向低處的光線被針孔所在的屏壁遮蔽，因此腳部成像於屏幕的高部位；從頭部射向高處的光線，被屏壁遮蔽了，因此頭部成像於屏幕的低部位。人所在的位置離小孔由遠而近，則屏幕上的像由小變大。由於從人體射出並穿過小孔投到屏幕上的一切光線都在小孔處交於一點，所以屏幕上的像是倒立的。這是光的直線傳播的最早的科學解釋，也是世界上對小孔成倒像的第一次實驗驗證。遠在公元前4世紀，墨家就知道用小孔成像的實驗來驗證光的直線傳播特性，實在是一種驚人的科學創舉。
光是沿直線傳播的，但是在前進的方向上遇到不透明的物體時，就會改變路徑被反彈回來，這種現象就叫光的反射，這種不透明的物體叫鏡子。光線不能穿透鏡子，鏡麵成像就是光線反射的結果。我們知道，隻要對著光滑的平麵就可以照見自己的形象，人們最初是利用靜止的水麵作為光的反射麵，當做鏡子使用，從水中看到自己的形象，進行整理梳洗，這些都是光的反射作用給人們帶來的方便。那麼，光的路徑的改變是不是就這一種方法呢?不是的，光還有一種改變傳播路徑的方法，叫折射。
光在某種物質中能被彎曲，可見光能穿透它們，這種物質我們統一叫做透明物質。關於光能穿過透明體的折射現象，中國古代人民早有所知，有史料記載說“削冰令圓，向日取火”，曆代都被人們所懷疑。冰在太陽光下，遇熱會融化，怎麼可能將光線聚集起來進行點火取暖呢?清代科學家鄭光複曾經做過實驗進行驗證。他用一底部微凹的鍋壺，裏麵裝上沸水，將壺放在冰上轉動，製成一塊表麵光滑的凸透鏡。把它放在強烈的陽光下，果然能把放在冰透鏡後麵焦點處的紙煤點燃。這個實驗實際上是很難成功的，但是，2000年前的中國古代人們就已成功地做出這樣的實驗，真可以說是巧奪天工的發明創造。據說17世紀著名英國科學家胡克也曾經做過這個實驗，當時的科學家們對他讚歎不已，可是，他們哪裏知道，早在一千多年前中國人就成功地做過這樣的實驗。由於用冰做成的透鏡不會長久，所以就沒有什麼使用價值。這個實驗是光的折射現象的很好說明，當光線照射到冰(透明物體)上時，就要改變傳播路線，發生折射，折射後的光線要通過焦點，所有的光線經冰折射後都會聚集到焦點上，所以這點的溫度迅速升高，以致可以點燃物質。
有了這些基本的光學知識，人們就可以對光進行深入的研究了。偉大的科學家牛頓，就是光學領域中的偉大的研究者，單憑他在光學方麵的貢獻，就完全可以成為科學史上的偉大人物，他在光學方麵的主要貢獻是對顏色的研究。在牛頓所處的時代，由於實驗科學的發展，推動了人們對光的研究。
有一天，牛頓取來一塊長紙板，一半塗成鮮紅色，另一半塗成藍色，然後把它放在窗戶邊，通過一塊玻璃三棱鏡來觀察紙板。他發現，如果把玻璃棱鏡的棱角朝上，使紙板由於折射看起來像是被抬高了，那麼折射的結果將使藍色半邊比紅色半邊抬得更高。他把棱鏡反倒過來，讓折射棱角朝下，使紙板由於折射看起來被放低時，藍的半邊就比紅的半邊降得更低了。因此，牛頓斷定藍光折射比紅光厲害些，也就是說不同的顏色具有不同的折射率。
這個設想是否正確呢?為了證實它，牛頓又做了一個實驗。他拿來一張紙，一半塗上藍色，一半塗上紅色，用蠟燭做光源，經透鏡在另一張紙上成像。結果卻發現，無法使塗色紙片的兩邊同時呈現清晰的像，藍色半邊的像要在離透鏡更近的地方才能看清楚。這說明，被蠟燭照射的紅藍紙片所發出的紅藍光經透鏡後聚集在離透鏡不同距離的地方。這就是透鏡成像的色差。這種現象的發生是因為紅藍光具有不同的折射率所造成的。
1666年，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。牛頓將兩個棱鏡隔開一段距離放置，在它們中間放置一個屏幕，屏幕中間開有一條垂直的狹縫。他再將房間的百葉窗放下，房內頓時漆黑一片，牛頓事先在百葉窗上開有一個小孔，這時外麵的陽光透過這個小孔射向第一個棱鏡，牛頓預想將會像小孔成像一樣，在屏上會看到圓形的太陽的像。然而，結果卻相反，在屏上看到的卻是被拉長了的太陽的像，並且形成了一條光彩奪目的彩帶。彩帶的頂部是藍色，底部為淡紅色。牛頓感到這很有趣，他又將第一個棱鏡轉動了幾次，使彩帶的7條光線依次投到狹縫上。這樣，7種不同顏色的光又通過狹縫投射到第二個棱鏡上。牛頓發現，在第一個棱鏡上折射得很厲害的藍光，也在第二個棱鏡上得到最大的折射。原來，太陽的像被拉長是由於光不是均勻的，而是由不同類型的光線組成的，其中的一些比另一些更容易被折射的緣故。而且各種彩色光透過第二個棱鏡折射後雖然各自的折射角更大，但卻不再展現出彩色帶，而隻顯示各自的顏色。牛頓將白光分解成各種色光的現象稱為色散，將白光分解後形成的彩帶稱為光譜。