앞서 뉴튼의 프리즘 실험을 통해 빛이 여러 가지 색으로 구성되어 있으며 유리와 같은 매질 속에서 각각의 색이 서로 다른 정도로 굴절하게 때문에 무지개 색이 나타난다는 것을 알았다. 하늘이 파랗고 석양의 노을빛이 붉은 것은 빛의 굴절 때문은 아니지만 빛이 공기 입자 등에 부딪쳐 흩어질 때(산란할 때 ) 색이 분리되어 나타난다는 점에서는 서로 유사하다고 하겠다. 하늘이 왜 파랄까 하는 물음은 아마도 오래 전부터 사람들이 의문을 품었던 문제였을 것이다. 레일레이는 이러한 물음에 명확한 해답을 주었는데 빛이 그 파장보다 아주 작은 입자들에 의해 산란되었을 때 산란되는 빛의 세기는 파장의 네 제곱에 반비례한다는 것이다. 이 결과에 따르면 파란색(파장=400nm)이 빨간색(파장=640nm)보다 여섯 배 가량 더 많이 산란되어 하늘이 파랗고 노을이 붉은 이유를 잘 설명한다. 즉, 파장이 짧은