Chiếu xiên từ không khí vào nước một chùm sáng song song rất hẹp (coi như một tia sáng) gồm ba thành phần đơn sắc: đỏ, lam và tím. Gọi ${\mathrm{r}}_{\mathrm{d}},{\mathrm{r}}_{\mathrm{l}},{\mathrm{r}}_{\mathrm{t}}$ lần lượt là góc khúc xạ ứng với tia màu đỏ, tia màu lam và tia màu tím. Hệ thức đúng là:

1. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu – tơn

Kết quả thí nghiệm: Ánh sáng mặt trời khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy của lăng kính do khúc xạ, mà còn bị trải dài thành một dải màu sặc sỡ. Quan sát kĩ dải màu ta phân biệt được bảy màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

- Ranh giới giữa các màu không rõ rệt, tức là màu nọ chuyển dần sang màu kia một cách liên tục.

- Dải sáng màu này gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời, hay quang phổ của Mặt Trời. Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng.

=> Hiện tượng trên gọi là sự tán sắc ánh sáng (gây ra bởi lăng kính P).

2. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu – tơn

Niu - ton tách lấy một chùm sáng màu vàng trong dải màu, rồi cho nó khúc xạ qua lăng kính thứ hai.

- Kết quả thí nghiệm: chùm sáng chỉ bị lệch về phía đáy (do khúc xạ) mà không bị đổi màu.

- Hệ quả: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính.

3. Giải thích hiện tượng tán sắc:

- Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.

- Ánh sáng đa sắc (ánh sáng phức tạp) là hỗn hợp của hai hay nhiều ánh sáng đơn sắc trở lên, và bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng đa sắc (hay còn gọi là ánh sáng phức tạp).

Ví dụ:

+ Ánh sáng Mặt Trời

+ Ánh sáng bóng đèn

- Chiết suất của thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau là khác nhau:

n_đỏ < n_cam < n_vàng < n_lục < n_lam < n_chàm < n_tím

=> Vì góc lệch của một tia sáng khúc xạ qua lăng kính tăng theo chiết suất, nên các chùm tia sáng có màu sắc khác nhau trong chùm sáng tới bị lăng kính làm lệch những góc khác nhau, dẫn đến khi nó ra khỏi lăng kính chúng không trùng nhau nữa, do đó chùm sáng ló bị xòe rộng thành nhiều chùm đơn sắc.

Chú ý: Chiết suất của mọi môi trường trong suốt (rắn, lỏng, khí) phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng truyền qua nó.

4. Ứng dụng

- Giải thích hiện tượng cầu vồng: Sau cơn mưa hay ở những nơi có nhiều hơi nước như thác nước,… thường xuất hiện cầu vồng là do sau cơn mưa trong không khí có rất nhiều các hạt nước li ti đóng vai trò là lăng kính, khi đó ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) sẽ bị tán sắc qua các lăng kính nước thành dải màu cầu vồng.

- Ứng dụng trong máy quang phổ: 

Máy phân tích một chùm sáng thành các chùm sáng đơn sắc cấu tạo lên nó.