13世纪晚期到14世纪早期，Qutb al-Din al-Shirazi (1236－1311) 和他的学生（his student） Kamāl al-Dīn al-Fārisī (1260–1320) 继续了Ibn的工作，第一次给出了彩虹的正确解释.

英国主教罗伯特·格罗斯泰斯特(c. 1175–1253)将很多希腊和阿拉伯著作翻译为拉丁文，其中就有亚里士多德，Ibn等的光学著作.他邀请希腊人到英国来，并输入希腊书籍. 格罗斯泰斯特看来是从东方邀请希腊人来教希腊古文的第一人，那时这种文字在君士坦丁堡仍然为人阅读.认为光是所有物质的第一形式（first form of all things）. generation）和physics的根源（source）.因此，因为光可以简化为线和点，所以可以完全用数学来解释，数学是所有科学的最高等级.“光是物理原因（physical causation）的第一代理，向接受者传播它自身能量的一种天生的，本质的代理” "a natural agent propagates its power from itself to the recipient"“每一种自然的作用（natural action）都通过线、角度和形状的变化而改变强度”.

罗吉尔•培根(c. 1214–1294)是罗伯特格罗斯泰斯特的学生，受到格罗斯泰斯特著作中所说的光的重要性的极大的影响，他在自己的著作里引用了亚里士多德、欧几里得、al-Kindi、柏拉图等人的光学和哲学文献，并且指出，每一个物体都辐射一种称为species的能量作用于周围附近适于接受species的物体（这个观点可能来源于罗伯特格罗斯泰斯特）.

德国天文学家、数学家开普勒(1571–1630)在他1600年发表的lunar essay中有对光学定律的调查研究.月食和日食都呈现了无法解释的现象，比如无法预料的阴影大小，月全食时的红色，日全食时据说周围产生的不正常的光.1603年，开普勒描述了光强满足的平方反比定律，平面和曲面反射，小孔成像原理，视差.

荷兰天文学家、数学家和物理学家威理博•斯涅尔（Willebrord Snellius ，1580年－1626年10月30日）1621年重新发现了折射定律，因而命名为斯涅尔定律.但是，他并没有主动地将定律发表出来.后来，于 1703年，克里斯蒂安•惠更斯在著作《Dioptrica》中谈到这个定律，才正式地将定律的发现归功于斯涅尔.但是，根据最新历史研究结果，早在西元 984 年，正值伊斯兰黄金时期 (Islamic Golden Age) ，穆斯林科学家 Ibn Sahl 就已经发现这个定律了.

在光学发展的早期，对颜色的解释显得十分困难．在牛顿以前，欧洲人对颜色的认识流行着亚里士多德的观点．亚里士多德认为，颜色不是物体客观的性质，而是人们主观的感觉，一切颜色的形成都是光明与黑暗、白与黑按比例混合的结果．

伊斯兰世界对光的折射、反射和彩虹现象的正确研究结果以及对光的理论看法，以及亚里士多德的希腊文光学理论，都有理由认为会通过英国主教罗伯特格罗斯泰斯特及其学生罗吉尔•培根等人的翻译传播到了欧洲.

1663年波意耳也曾研究了物体的颜色问题，他认为物体的颜色并不是属于物体的带实质性的性质，而是由于光线在被照射的物体表面上发生变异所引起的．能完全反射光线的物体呈白色，完全吸收光线的物体呈黑色．

另外还有不少科学家，如笛卡儿、胡克等也都讨论过白光分散或聚集成颜色的问题，但他们都主张红色是大大地浓缩了的光，紫光是大大地稀释了的光这样一个复杂紊乱的理论．所以在牛顿以前，由棱镜产生的折射被假定是实际上产生了色，而不是仅仅把已经存在的色分离开来．

当白光通过无色玻璃和各种宝石的碎片时，就会形成鲜艳的各种颜色的光，这一事实早在牛顿的几个世纪之前就已有了解，可是直到十七世纪中叶以后，才有牛顿通过实验研究了这个问题．

13世纪，德国人西奥多里克（Theodoric）的传教士，曾在实验中模仿天上的彩虹.他利用阳光照射装满水的大玻璃球壳，观察到了和空中一样的彩虹，以此说明彩虹是由于空气中水珠反射和折射阳光造成的现象.不过，他的进一步解释没有摆脱亚里士多德的教义，继续认为各种颜色的产生是由于光受到不同阻滞所引起.光的四种颜色：红、黄、绿、蓝，处于白与黑之间，红色接近白色，比较明亮，蓝色接近黑色，比较昏暗.阳光进入球形水滴后，从表面区域折射出来的是红色或黄色，从深部折射出来的是绿色或蓝色.雨后天空中充满水珠，阳光进入水珠再折射出来，人们就看到色彩缤纷的彩虹景象.

笛卡尔对彩虹现象也有兴趣，他用实验检验西奥多里克的论述.他在1637年的《方法论》中还有一篇附录，专门讨论彩虹，并且介绍了他自己做过的棱镜实验.他用三棱镜将阳光折射后投在屏上，发现彩色的产生并不是由于进入媒质深浅不同所造成.因为不论光照在棱镜的那一部位，折射后屏上的图象都是一样的.遗憾的是，笛卡儿的屏离棱镜太近，他没有看到色散后的整个光谱，只注意到光带的两侧分别呈现蓝色和红色.

1665-1667年欧洲瘟疫期间，因学校关闭，牛顿回到老家，期间系统地研究了棱镜的光学现象.

牛顿首先做了一个有名的三棱镜实验.从1663年起，牛顿开始磨制透镜和自制望远镜.同时制作了一块三角形的玻璃棱镜，以便重复观察包括意大利物理学家格里马尔第（Grimaldi，Francesco Maria，1618—1663）在内的所做的那些著名实验.格里马尔迪是波洛尼亚大学教授和耶稣会会士，在他死后约两年问世的一本书里发表了他的最重要的发现.他让一束光通过两个（前后排列的）狭缝后投射到一个空白屏幕上.他发现，投射到该表面上的光带比进入第一道缝时的光束略微宽些.所以他认为，这束光在狭缝边缘向外有所弯曲，他把这个现象称为衍射.这显然是光线绕过障碍的一种情况，对于波而言，这种情况是存在的，而粒子则不然；因此格里马尔迪认为光是一种波现象.更为异乎寻常的是，他观察到光带在其终端显示出一至三道彩色条纹.

牛顿在著作中记载道：“1666年初，我制作了一个三角形的玻璃棱柱镜，利用它来研究光的颜色．为此，我把房间里弄成漆墨的，在窗户上开一个小孔，让适量的日光射进来．我又把棱镜放在光的入口处，使折射的光能够射到对面的墙上去，当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时，使我感到极大的愉快．” 牛顿细致地注意到阳光不是像过去人们所说的五色而是在红、黄、绿、蓝、紫色之间还有橙、靛青等中间色共七色（牛顿说七色，是因为数字7是古希腊人的吉祥数，肉眼能看到夜空中的7颗行星，一周7天，7是两次满月间隔的四分之一时间）.

奇怪的还有棱镜分光后形成的不是圆形而是长条椭圆形，接着他又试验“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“将棱镜放在外边”再通过孔、“玻璃的不平或偶然不规则”等的影响；用两个棱镜正倒放置以“消除第一棱镜的效应”； 取“来自太阳不同部分的光线，看其不同的入射方向会产生什么样的影响”；并“计算各色光线的折射率”，“观察光线经棱镜后会不会沿曲线运动”；最后才做了“判决性试验”：在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光，再投射到第二棱镜后，得出该色光的折射率（当时叫“折射程度”）发现这些单色光不会继续被分解，这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非均匀的混合体”.白光既然能分解为单色光，那么单色光是否也可复合为白光呢”为此牛顿进行实验，调节各平面镜与入射光的夹角，使各反射光都落在光屏的同一位置上，这样就得到一个白色光班．这个惊人的结论推翻了前人的学说，是牛顿细致观察和多项反复实验与思考的结果.牛顿把这个颜色光斑叫做光谱．

光谱学正是开始于牛顿的光学实验.牛顿用单词“spectrum”来描述白光通过三棱镜后形成的像彩虹一样的各种颜色.The history of spectroscopy began with Isaac Newton's optics experiments (1666–1672). Newton applied the word "spectrum" to describe the rainbow of colors that combine to form white light and that are revealed when the white light is passed through a prism.

牛顿解释说，颜色是光的物理特性（color arises from a physical property of light），颜色是大脑中的一种感觉，而不是物体或光的固有特性，比如红紫色可以通过光谱中的红色和紫色混合而成，但是光谱中没有红紫色，因此红紫色不是光的颜色.

中文“衍”的本意是：水流入海.一条很直的河中的水流入大海后，向四周扩散开. 光的衍射效应最早是由意大利数学和物理学家弗朗西斯科•格里马第（Francesco Grimaldi）于1665年观察发现并加以描述其特性的，他还根据拉丁文创造了衍射“diffraction”这个词，表示“打碎”，对于光来说，就是使其从直线传播分散为不同的方向.

格里马第在他的一生中都没有以自己的名字发表过著作，所有他的东西都是在他死后出现在意大利天文学家Giovanni Battista Riccioli(17 April 1598 – 25 June 1671)发表的著作中.Riccioli是Grimaldi的老师.格里马第在45岁的时候突然生病去世，但是在他去世前10年里对光学的特性做了十分显著的研究.格里马第在1665年出版的著作Physico-Mathesis de Lumine中尝试着去判断光是一种物质还是是另外的物质的特性.他用一种十分不寻常的方法来研究这个问题.他的著作有两部分.第一部分描述了他的最有名的发现，光的衍射.他作了一个小针孔，然后让太阳光通过这个小孔进入一个漆黑的房间，照射到一个屏幕上.屏幕的摆放有一定的角度使得光线在屏幕上产生一个椭圆形的图案.然后把一根很细的棒放在小孔与屏幕之间，来测量细棒在屏幕上的阴影大小.格里马第发现，细棒阴影的大小比应该有的圆锥形尺寸大.格里马第分析认为，如果光是由微粒组成的，那么这个效果就不可能出现，所以光应该是一种流体的形式，可以围着物体变弯（this effect was impossible if light consisted of corpuscles so light must have a fluid form which bent round the object）.他还注意到细棒阴影附近有彩色带.每一条带有3个成分，最靠近阴影的是紫色带，中间是白色带，最外层是红色带.

格里马第选择“衍射diffraction”来描述这种效应，因为这种效应使他想起一个细棒放在流体的路径上时流体分开的样子.之后，他还使光线通过两个针孔后进入黑暗的房间来观看干涉现象.接下来，他又处理了反射和折射.书的第二部分研究的是颜色和彩虹.

令人吃惊的是，格里马第的著作很少被人阅读，但是他在衍射上的重要结论却被其他人广泛地熟知.

格里马第的实验被广泛传播，牛顿自己也亲自确认说，他通过阅读Honoré Fabri的'Dialogi physici'的第一段对话而学到了格里马第的衍射效应.

格里马第反对光的粒子说，认为光是一种类似波（wavelike）的物质.

牛顿重做并改进了格里马第的实验，做了包括棱镜实验（折射和颜色理论，主要目的和格里马第一致）和牛顿环（干涉，没有解释理论原因）.牛顿分析认为光由微粒组成，这些微粒进入另一种密度更大的媒介后产生折射.

正如之前所述，欧洲光学研究的再次兴起，主要是因为和伊斯兰世界的接触的增加.尤其是经过英国主教罗伯特格罗斯泰斯特及其学生罗吉尔•培根等人将ibn和亚里士多德的光学著作从希腊文和阿拉伯文翻译为拉丁文后.

（Science began to progress again in Europe after the Renaissance of the 12th century. This was mainly due to increased contact with the Islamic world. By 1200， al-Haytham's The Book of Optics was published in Latin and it was reviewed by Roger Bacon， one of the earliest European advocates of experimental science， in 1267.）

从牛顿对光是物质还是是其他物质的特性的解释来看，牛顿的光学研究主要承接了格里马第的问题；而颜色理论的解释是对亚里士多德等历史以来对颜色看法的讨论.由于笛卡尔在1637年再次独立发现了反射定律，他认为光本质上是一种压力，在完全弹性的、充满一切空间的媒质（以太）中传递，传递的速度无限大.但他却又用小球的运动来解释光的反射和折射.牛顿的主要论点是通过三棱镜折射解释光的颜色理论、以及对光的微粒理论的叙述，其中并未解释格里马第的衍射效应，甚至对于牛顿环的成因也未做解释，而只是利用牛顿环来提高自己研磨的透镜的品质，所以牛顿的光学研究的主要目的，是反驳笛卡尔的光的波动说以及反驳亚里士多德等的颜色理论.

（A year after Italian physicist Francesco Grimaldi's work on diffraction was published， British physicist Isaac Newton bought his first prism， in an attempt to disprove French Philosopher Rene Descartes' wave theory of light. Newton claimed that Grimaldi's diffraction was simply a new kind of refraction. He argued that the geometric nature of the laws of reflection and refraction could only be explained if light was made of particles， which he referred to as corpuscles， as waves do not tend to travel in straight lines.）

早在1665年出版的著作Micrographia中，胡克和他的老师波意耳就已经研究并发现了薄膜（thin films（Newton rings）干涉现象，以及衍射效应，并认为光可以传播传播光线的任何媒介的快速振动.

胡克明确主张光是一种振动，并根据云母片的薄膜干涉现象作出判断，认为光是类似水波的某种快速脉冲.在1667年出版的《显微术》一书中，他写道“在均匀媒质中，这种运动在各个方向都以同一速度传播，所以发光体的每个脉冲或振动都必然会形成一个球面.这个球面不断扩大，就如同把石块投进水中，在水面一点周围的波或环，膨胀为越来越大的圆环一样（尽管要快得多）.由此可见，在均匀媒质中激起的这些球面的所有部分都与射线以直角相交.”

胡克的观点和格里马第相似，著作的出版时间都是1665年.可以预见他们都是彼此独立研究的.牛顿的光学理论在1666年才发表，并且认为折射只是一种新类型的反射.胡克认为牛顿抄袭了自己的光学，并且反对“折射只是一种新类型的反射”的说法和光的微粒说.

由于很多人努力重复牛顿的三棱镜实验的失败，其他很多皇家学会成员加入胡克阵营反对牛顿的观点，否定牛顿七色光谱的存在、否定牛顿的第44个实验真的证明光不是一种波.在当时，三棱镜还只作为一种玩具出售，而且几乎没有相关的设计技术.当时最好的威尼斯玻璃被认为是玻璃的标准，即便如此依然有很多气泡和瑕疵在里面.牛顿也无法解释实验细节和如何得到颜色光谱.直到4年后的1676年，牛顿才演示了更多的实验细节，给出足够的信息来使人们能够重复他的实验.并且最终下定论说，最好的三棱镜是伦敦制造的而不是意大利制造，因为伦敦的最纯净.那些无法重复他的实验的人肯定是使用了不好的三棱镜.但是这些解释常常被认为是借口，因此牛顿最终退出这个主题的争论.

法国数学家笛卡尔是荷兰物理学家惠更斯父亲的朋友，两人经常通信并且笛卡尔偶尔会到访惠更斯家并且对年轻的惠更斯的数学学习进展十分有兴趣.惠更斯的数学毫无疑问地受到了笛卡尔的影响，1672年，惠更斯学到了牛顿在望远镜和光学上的著作，然后反驳了牛顿的光学理论，尤其是光的颜色部分.1676年惠更斯生病后返回荷兰，两年里，特别研究了丹麦物理学家、数学家、医师Bartholin在冰岛的方解石发现的双折射现象.当从特定方向透过冰岛的透明方解石看一个物体时，物体会显示出两个像.1669年，哥本哈根大学的丹麦数学家Bartholin不但看到了双图像的现象，还做了一些实验并写了60页的论文集.这就是最早的光的偏振效应的科学描述.

牛顿的三棱镜实验后大约1年，英国物理学和数学家格雷戈里发现了另外一种将白光分成各种颜色的方法.格雷戈里在伦敦期间参加了皇家学会的聚会并被选为会员，Robert moray 也是皇家学会会员，且与格雷戈里很熟悉，Moray是St Andrew毕业的并且通过她CharlesII 在St Andrew设立了一个皇家数学职位，原则上允许格雷戈里担任此职位并继续他卓有成效的研究.在St Andrew期间，格雷戈里继续与collins通信，Collins又与牛顿等当时的大科学家通信，因此格雷戈里可以从Collins获得当时科学的发展情况，他在St Andrew期间发现了另外一种像牛顿的三棱镜一样将白光分解为有色光的方法，他给Collins的信中写到： Let in the sun's rays by a small hole to a darkened house,and at the hole place a feather (the more delicate and white the better for this purpose),and it shall direct to a white wall or paper opposite to it a number of small circles and ovals (if I mistake them not) whereof one is somewhat white (to wit,the middle which is opposite the sun) and all the rest severally coloured. I would gladly hear Mr Newton's thoughts of it.

我们可以推测，格雷戈里知道牛顿的三棱镜实验及其微粒说以及格里马迪的狭缝实验后，希望找一种缝隙很小的狭缝使由微粒组成的光线通过，因此很容易从身边找到鸟的羽毛.他还希望将自己的方法告知牛顿，希望知道牛顿的观点.这就是最早的光栅.