牛頓對這個實驗結果非常感興趣，他仔細分析了實驗現象，他想，光譜的形成到底是什麼原因呢?當時，人們對光譜的解釋多種多樣，在眾多的解釋中最權威的是：從太陽表麵不同點發出的光進入棱鏡時的角度各不相同，這造成了三棱鏡對這些光線折射的不同，結果就形成不同的顏色。年輕的科學家牛頓並不迷信權威的說法，他說，如果造成光譜是由於光在入射時的角度不同，導致棱鏡對它的折射不同，那麼，各種色光從狹縫入射到第二個棱鏡時的入射角也不同，理應由於折射的不同再造成一次色散而形成新的光譜。實驗結果卻對這種推論“宣判”了死刑。究竟怎樣來解釋太陽光(白光)通過三棱鏡後形成的光譜現象呢?
經過一段時間的思考，牛頓提出了這樣的解釋：白光是由折射能力各不相同的色光混合而成的，當白光透過棱鏡時，由於各種色光的折射能力不同，於是“各奔東西”，造成了這些色光彼此遠離而形成一條七色彩帶。對於其中的一種色光來講，由於它已經是單一成分了，即使再通過棱鏡也不會造成色散，而“依然保持本色”，隻不過在第二次透過棱鏡後，折射將更厲害一些罷了。
判決了舊理論的死刑，又怎樣來證實新理論的新生呢?為此，牛頓又做了一個“支持性實驗”。他在上述實驗裝置上作了一些變動：撤走了第二個棱鏡和屏幕，在屏幕位置上放了一隻很大的凸透鏡，牛頓讓經過第一個棱鏡色散後的光譜投射到凸透鏡上，結果，所有7種顏色的光經過凸透鏡後就會聚成一束白光了!由此，它直觀地顯示出，白光是由這些色光混合而成的。
“白光是由各種色光混合而成的”，這是一個重大的發現。牛頓的實驗與結論使人們對顏色的認識的主觀成分大大地減少了。他還成功地解釋了虹的成因。牛頓認為，在天空中一邊有陽光照射，另一邊烏雲密布的時候，彩虹就將出現。這是因為彩虹的顏色實際上是被雲中或下落的細小水滴所反射的陽光的分解。陽光照射在水滴上，進入水滴發生折射，接著在水滴的另一麵發生全反射後，再從前表麵折射出來，結果不同色光在離開水滴後就呈扇形散開。因此，地麵上的觀察者若是背向太陽，就會看到弧狀的彩虹。
牛頓環的發現
眼是人的五大感官之一。人類通過視覺觀察和認識自然界比用其他感官更直接，更富有色彩。光學儀器的產生，使人類的視野更加擴展，它幫助人們克服視覺器官的局限性，大大豐富了感性認識的內容，在廣度和深度上大大地增強了人類的認識能力，使感性認識更加精細。
就在研究顏色理論的過程中，牛頓對改進折射望遠鏡發生了興趣。在牛頓所處的時代，最好的折射望遠鏡可以目測到土星的神秘形狀的變化，但是望遠鏡的色差嚴重影響著觀測的精確性。所謂色差是指星球發出的白光經過望遠鏡時，由於組成白光的各種色光的折射率不同，結果造成星球的像的模糊，在像的邊緣總有一圈顏色。在牛頓之前的許多科學家，都絞盡腦汁想辦法去掉這討厭的色差，但由於缺乏理論根據，最後誰也沒有成功。在牛頓提出了白光形成的新理論後，他自己馬上把這一理論運用到改進望遠鏡上。他經過多次實驗研究，從光的反射與光的顏色無關出發，於1668年製成了反射式望遠鏡，這台望遠鏡是一個大口徑的旋轉拋物麵反射鏡，它將天體成的像作為平麵反射鏡的虛構物，平麵反射鏡成的實像再經短焦距的目鏡放大，供人觀察。
反射式望遠鏡有效地避免了色差，成像清晰，又由於它的物鏡口徑較大，所以它的分辨本領較高，可以進一步看清天體的形態，用這種望遠鏡也可觀察到了木星的衛星和金星蝕等。1671年，牛頓又製成了一台更大型的反射望遠鏡，他把這台花費了很多心血的望遠鏡獻給了英國皇家學會，得到了極高的評價。
顏色理論作為牛頓發表的第一項科學成就，並沒有得到一致的讚同。當時公認的傑出光學家惠更斯就曾懷疑過運用這種理論能否解釋所有的顏色現象。自然哲學教授帕底誤解了它的大部分內容以致看不到它的價值。而自居皇家學會要位的胡克的評論更令人失望，他隻是稱這種理論為一種“假說”，並指出這種“假說”在解釋薄板的顏色這個問題上所存在的缺點。
為了回答胡克提出的問題，牛頓又做了一係列實驗，在實驗過程中，他又發現了牛頓環現象。
牛頓取來兩塊玻璃鏡，一塊是427米望遠鏡用的平凸透鏡，另一塊是1524米望遠鏡用的大型雙凸透鏡，在雙凸透鏡上放上平凸透鏡，讓它的平麵朝下，然後慢慢地把它們壓緊，接觸點的周圍就形成一組明暗相間的同心圓環。壓力漸漸增大，圓環的中心陸續出現各種顏色，然後再把上麵的玻璃慢慢抬起，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出現的顏色，初次出現時看起來像是一個從周邊到中心幾乎均勻的色環；再壓緊玻璃體時，這色環會逐漸變寬，直到新的顏色在其中心出現，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，而其周邊的寬度會減少，直到另一種新的顏色在最後一個色環的中心現出……如此繼續下去，第三、第四、第五種以及隨後不斷在中心現出的別種顏色，並成為包在最內層顏色外麵的一組色環，最後的一種顏色是黑色的圓點。反之，若是抬起上麵的玻璃鏡，使其離開下麵的透鏡，色環的直徑就會縮小，其周邊寬度則增大，直到它的顏色陸續到達中心，後來它們的寬度變得相當大，這樣就更容易認出和識別出它們各自的顏色了。在透鏡接觸點處所形成的透明中心點之後，接著出現的是藍色、白色、黃色和紅色，其中藍色比較暗淡。緊接著包在這些色環外麵的色環的顏色次序是紫色、藍色、綠色、黃色和紅色，隻是綠色的量很少，似乎比其他顏色顯得模糊暗淡得多。第三組色環的順序是紫、藍、綠、黃和紅色。在此以後，是由紅色和綠色所組成的第四組色環，以後的各組色環越來越變得模糊不清了，到三輪以後，它們終於成為一片白色了。
牛頓不僅在如此周密的觀察基礎上作了詳盡的定性描述，而且進一步作了仔細的定量計算，得出亮環的半徑的平方是由奇數所構成的算術極數，暗環的半徑的平方是由偶數所構成的算術級數。利用年頓的這一結論，在知道了凸透鏡的半徑後，就可以算出暗環和亮環出現地點的空氣層厚度。在牛頓的實驗裝置下，空氣層厚度從接觸點向外連續增大，所以會看到交替出現的暗環和亮環。因為不同顏色的光對應於不同的波長，所以不同顏色的亮環半徑也就略有不同，結果就會看到類似彩虹一樣的色環了。
勤奮出天才
牛頓是一位傑出的科學家，他成功地進行了把白光分解為光譜色的實驗和揭示了顏色之謎，奠定了近代光學的基礎。他的偉大還遠不在此，他完成了經典力學體係而奠定了近代物理學的基礎；他由於確定了萬有引力定律而奠定了近代天文學的基礎；他還發明了微積分而為高等數學奠定了基礎。牛頓作出了如此眾多的開創科學新時代的重大發現，在人類發展科學知識的征途中，建立了永垂萬世的功勳。
牛頓為什麼會有這樣傑出的科學成就呢?也許有人認為這完全是因為牛頓天資聰明、才能出眾，但牛頓自己並不同意這種看法，他說：“我隻是對一件事情很長時間，很熱心地去考慮罷了!”這句話是很有道理的，我們並不否認天賦的作用，也不回避牛頓在青年時代已與眾不同，可是勤奮地學習，廢寢忘食地工作，專心致誌地長時間思考，這種後天的實踐，才是他成功的主要原因。
少年時代的牛頓並不太聰明，在學校裏常常遭人冷眼，學習成績低劣。但在為此而受人侮辱後，牛頓決心甩掉“劣等生”的帽子，開始發奮讀書。牛頓是“勤奮”兩字的最好實踐者，他深明勤奮的意義和價值，他更為後人留下了勤奮的記錄和榜樣。牛頓孜孜不倦，頑強堅韌所取得的成功，正是他勤奮工作的寫照。