有許多傳記作家說，胡克對牛頓這位後起之秀不服氣，懷著深深的嫉妒，這個說法大概是符合事實的。幾百年來在許多書裏有各種記載，很多描寫。胡克和牛頓兩個人在很長時間裏關係很不好，這也是人所共知的事情。
1671年，牛頓的反射式望遠鏡轟動了英國以後，胡克說：“這種反射式望遠鏡有什麼奇怪？我早在1664年就做過一個了，雖說隻有一英寸長（等於254厘米），小得可以掛在我的表鏈上作裝飾品，但是效果好極了，比40英尺長（約等於12米）的折射式望遠鏡看得還清楚呢！”
聽了他的話，好多人大吃一驚，如果真是這樣，這種望遠鏡的發明人就應該是胡克教授了！於是有人連忙問他這架望遠鏡在哪兒放著。胡克顯得漫不經心地說：“我忙著科學研究和許許多多的事務，實在顧不上改進和宣傳自己的望遠鏡。現在早就找不到了。”看著聽眾失望的樣子，他又補充說：“是不是倫敦磨鏡片的工匠知道了我的秘密，又……”這豈不是在暗示有人剽竊了他的發明？
因為胡克根本拿不出他所說的望遠鏡，最終，他的這些話沒有引起人們的重視。從來，天文學家一致把反射望遠鏡叫做牛頓式望遠鏡，而不是叫做胡克式望遠鏡。
1672年2月8日，牛頓在皇家學會宣讀了自己的第一篇關於光學的論文《關於光和顏色的理論》。在這篇論文裏，牛頓係統地總結了光的色散，指出不同色光具有不同的折射率，並提出了光的微粒說。牛頓認為，光是一種物質，由光粒子組成。
絕大多數學會會員稱讚牛頓的工作。胡克又馬上提出了不同的意見，他說，他自己的粒子震動說才能更好地解釋光的現象。胡克堅持己見，說光隻分紅光和藍光，其他色光都是紅光和藍光的複合，他認為牛頓的結論不一定是實驗的必然結果。胡克甚至還說，牛頓在光學上的一些觀念是他首創的。有一次，胡克傲慢地說，牛頓還很年輕，應該致力於去製造望遠鏡，光學理論的研究應該讓年紀大的人去作。
牛頓一開始很客氣地答複胡克。後來，麵對胡克一次又一次不公正的指責，牛頓被激怒了，他在一次答辯中說：“胡克先生指責我，要我放棄用折射的道理來改進望遠鏡的思想，但是，他更應該懂得，一個人不能由另一個人來指定他研究和學習的方向。特別是在他自己還不了解的領域裏。”
牛頓主張光的微粒說，而牛頓大約同時代的物理學家惠更斯主張光的波動說，他們兩個人也進行了長久的爭論，確實，每種學說都可以解釋光的一些現象而不容易解釋另一些現象。例如用微粒說很容易解釋光的直線傳播，卻不容易解釋光的幹涉，用波動說很容易解釋光的幹涉，卻又不容易說清楚光的直線傳播。哪種學說正確呢？這個問題從牛頓開始，一直爭論了200多年，兩種學派都有不少人擁護，學者們各執一詞，爭論得非常激烈。
一直到1905年，偉大的物理學家愛因斯坦才把這個問題研究清楚，愛因斯坦把光的微粒說與波動說統一起來。他指出：對於時間的平均值來說，光表現為波動，而對於瞬時值，光表現為粒子。愛因斯坦揭示了微觀世界中波動性和粒子性的統一，即波粒二象性。大量的科學實驗證明了愛因斯坦的理論是正確的。
誰沒有見過雨後天晴時天邊出現的彩虹呢？古今中外，多少詩人用最美麗的詩句歌頌過它，但是，幾千年來誰也說不清彩虹究竟是什麼？
牛頓在世界上第一個用光的色散的理論科學地解釋了空中彩虹的成因，並準確地計算出彩虹的寬度大約是2°15′。
牛頓還發現了光線會“拐彎”，從而對光的衍射現象作了初步的探討。
有一次牛頓把一個凸透鏡的凸起部分和一塊平板玻璃疊放在一起，他發現凸透鏡上麵出現了明暗相間的環形條紋。牛頓對這個現象作了理論分析與具體計算，從而第一次測出了光的波長。這個現象至今還被稱做“牛頓環”現象。
牛頓科學地解釋了光和色的理論，他用一個極為直觀而通俗的實驗——把不同顏色的粉末混合在一起，形成了新的顏色，說明了顏色的形成，又用不同的色光混合在一起，形成了不同的色光。這就打破了多年來人們對光與色的胡塗認識，包括古代的亞裏士多德和牛頓的教師巴羅教授的錯誤觀念。例如：紅色加藍色是紫色，紅光加藍光是什麼光呢？絕不是紫光，告訴你吧，是洋紅！紅色加綠色是黑色，紅光加綠光是什麼呢？你猜得著嗎？是黃光！不信，你親自試一試。