几何光学和物理光学
分散而且极化
在他1666年的实验中牛顿发现了现在所说的色散或色散折射．他展示了光当光束从一种介质传递到另一种介质时，它是弯曲的或折射的。从空气到玻璃。这两种介质的性质以及所涉及的光的波长决定了折射的程度，较短的波长比较长的波长弯曲得更多。分散在一个多面钻石产生彩色闪光，在大气中的水滴它产生初级和次级彩虹在薄云中的冰晶中，它在太阳和月球周围产生各种各样的光晕和弧。
色散源于吸收。即使是无色的，透明的物质，如玻璃，能吸收电磁辐射在紫外线(源于成对电子的不配对及其进一步激发)和在红外(从原子、分子和更大的结构单位的振动中)。这两种效应的结合产生了色散:只有a真空没有吸收，因此没有色散。
一根绳子可以被折断，这样波运动从一端到另一端;波的运动可以是左右，上下，或垂直于绳子的任何方向。类似地，非偏振光波沿单一方向传播，但在垂直于其传播的随机方向上振动。当光波只向一个方向振动时，它被称为光波极化．
光在穿过某些物质(如碳酸钙晶体，矿物)时会发生偏振方解石(或一张偏光薄膜)，可以阻挡除特定方向振动的波以外的所有波。极化白色光可以与各种双折射材料相互作用折射率根据光波通过它的振动方向而变化)来产生颜色。这种技术通常用于观察岩石或结构模型;然后研究产生的颜色以确定矿物作文或者分析压力。
散射
当光线照射到细小的粒子或不规则的表面时，光线会向各个方向偏转，我们称之为散射。当散射粒子相对于光的波长非常小时，散射光的强度与入射光的强度的关系为波长的四次方的倒数(瑞利散射)．因此，光在蓝色的结束光谱是分散得比那强烈得多的吗红色的结束。
来自太阳的光线被尘埃颗粒和气体分子簇散射，在外太空黑暗背景下看到的散射蓝光使天空呈现蓝色。日出日落时，当阳光蓝光是传播最远的，几乎所有的蓝光都被散射了，直接到达地球的光以红色或蓝色为主橙色．散射也会导致缩影蓝月亮(当森林火灾产生由有机化合物小液滴组成的云时看到)。最蓝的和绿色鸟羽毛会散射，就像许多动物和一些植物的蓝色一样。散射还产生了眼睛的蓝色，特别是大多数婴儿的强烈的蓝色眼睛，其黄色到深棕色的色素如黑色素还没有完全形成，所以只有蓝色才能衬托出眼睛的黑色内部。
如果散射粒子的大小接近或超过光的波长，复杂的Mie散射理论就适用并解释蓝色以外的颜色;因为白光包含了所有可见的波长，它以最大的尺寸散射，就像在雾和云中一样。
干扰
两种波长相同的光波可以相互作用适当的这样的情况，如果它们处于同一阶段，就会相互加强;如果它们处于不同阶段，就会相互抵消。如果一束光落在一层薄膜上，比如浮油落在一滩水上，光束的一部分从油膜的前面反射，一部分从后面反射。根据薄膜的厚度，两束反射光束可以增强或抵消。
当单色光落在厚度逐渐变薄的薄膜上时，会产生一系列的暗带和光带，称为干涉条纹，产生。对于白光，光谱颜色的明暗带重叠序列就形成了牛顿色。电影出现了黑色的或者最薄的地方是灰色的，光波会被抵消;随着它变得越来越厚，它看起来是白色的，然后黄色的，橙色，红色，紫罗兰色的、蓝色、绿色、黄色、橙红色、紫色等等。牛顿色还可以在玻璃或晶体的裂缝中、肥皂泡中以及相机镜头上的防反射涂层中看到。
生物系统中也有大量的结构着色派生来自薄膜干扰．这些结构通常具有多层，并且通常有一层深色的黑色素，它通过吸收非反射光来增强颜色。这种颜色通常是彩虹色;颜色呈金属色，并随方向变化。例子包括珍珠还有珍珠母，家蝇和蜻蜓的透明翅膀，甲虫和蝴蝶的鳞片，蜂鸟和孔雀的羽毛。许多夜行动物的眼睛含有多层结构，可以改善夜视，并在黑暗中产生彩虹般的反射。
衍射
干扰也涉及衍射这是另一种产生颜色的现象。衍射这个术语是用来描述光在障碍物边缘的传播吗后续发生的干扰。当一束单色光落在一个边缘上时，就会产生一系列的明暗带，而白光则会产生一系列类似牛顿色序列的颜色(看到)．
一个衍射光栅由规则的二维或三维物体阵列或开口组成，这些物体或开口根据其波长在一个大范围的角度上散射光。当这些偏转的波相互作用时，它们在某些方向上相互加强，产生强烈的光谱颜色。这种效果可以透过黑布伞看远处的路灯或手电筒。衍射数组在阳光直射下，一些甲虫的翅膀和一些蛇的皮肤上存在光谱颜色。然而，也许最杰出的天然衍射光栅是宝石蛋白石．电子显微镜照片显示，蛋白石有一个规则的三维阵列等大小的球体，直径约250纳米(0.00001英寸)，产生衍射。