牛頓設想：把一塊石頭按水平方向拋射出來，如果沒有地心的引力和空氣的阻力，它會恒久地沿著直線勻速行進；但在引力和阻力存在的情況下，它就會沿著一條拋物線的路徑落在地麵上，拋射的初速度越大，石塊落地之前行經的路程就越遠。
牛頓終於發現了這個力就是重力，它和地球上使蘋果落地或石塊落地的力是同一個力！
牛頓在發現這一理論後由於數學方麵的製約，一直沒有推導出適用於這一理論的公式。
他便把精力放到了解決數學問題上，等微積分的理論完整後，他才對自己的猜想作出了精確的計算推理確認。
在後來的20多年的時間裏，牛頓認為這一理論無懈可擊，才在別人的勸說下公布了自己的理論。
人類對於光線的認識最早是亞裏士多德的理論，他認為各種顏色都是由亮色和暗色所組成的，即白色和黑色組成的。到了牛頓那一時期，這一觀點仍被大多數的科學家接受。
這個觀點認為在所有的顏色中，紅色是最強的、改變最少的、最接近純白色的顏色；而藍色是最弱的、改變最多的、最接近於黑色的顏色。但人們普遍相信光譜中的各種顏色都是由白光變化而來的。
牛頓卻不這麼認為，通過觀察認為，這種理論的正確性值得懷疑。他通過實驗得出的證據也不支持這種說法。
他曾用三棱鏡仔細觀察過光線，各種光線通過三棱鏡後，在牆壁上留下了赤、橙、黃、綠、青、藍、紫幾種顏色，無論怎麼改變三棱鏡的角度這種排列都是不變的。
雖然牛頓還沒有就此得出結論來推翻亞裏士多德的關於光線的理論，但他堅信那種關於光線的簡單解釋是不正確的。
在一陣暴雨過後，伍爾索普這個英國的小村莊沉浸在雨後的清新當中，陽光也透過雲層顯現出來。隨著太陽的出現，一彎彩虹也斜掛天邊。
這美麗的彩虹，引來了人們許許多多的遐想，不少美麗動人的傳說都與它有關。看著這美麗的彩虹，牛頓想，它是如何產生的呢？
牛頓通過觀察彩虹現象細心地發現，彩虹光譜的排列與他在實驗室中觀察到的色彩排列是一樣的，都是按照赤、橙、黃、綠、青、藍、紫的順序排列的。
是呀！為什麼它們都按照這種固定的方向排列呢？根據以前的實驗經驗，牛頓現在已有了一套成熟的實驗方法，他預感到，通過這次實驗將要觀察到一些重要現象。
這項實驗對於當時的人們來說是新奇的。牛頓把樓上朝南的臥室密封、遮嚴，在白天室內也是漆黑一片。
然後，在窗板上鑽一個小孔，讓從孔中射入的光線經過一個三棱鏡，結果光線就準確和清晰地投到了對麵的牆上。
但令他驚奇的是，光線投到牆上的光譜呈現的是長條狀，是長方形的光帶，這條彩色光帶很有秩序地排列著赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色，不管怎樣變換三棱鏡或轉動三棱鏡，這種次序都不會發生變化。
這種現象，在光學裏麵稱為“色散”現象，而把它的這種有秩序的排列稱為“光譜”。
為了進一步研究這種現象，牛頓又做了一個實驗，用一塊透鏡把經過棱鏡折射後的光譜收集起來，發現它們將會重新會聚變成白光。
由此得出，白色是光的通常顏色。因為光線是從發光體的各個部分雜亂地散射出來的，而光是由帶有各種顏色的這些光線所形成的一種混亂的集合體。
如果各組成部分互相間具有一定的比例，那麼，從這樣一種混亂的集合中就會產生出白色。
因而，具有高度感知力的牛頓認為，平常看到的白光是由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色構成的。
當它們通過三棱鏡時，根本沒有發生變化。除了對光的認識有了突破性的認識外，牛頓的另一個收獲是，他通過光線射過三棱鏡時留下的赤、橙、黃、綠、青、藍、紫的光斑，如果對它們進行精確的計算，就會得出各自的折射率，那麼就會產生折射率定律。