“色像差”簡稱“色差”。通過實驗可以得知各色光均有不同的“色像差”。當復色光（如白光）經過透鏡折射后所成像的邊緣呈彩色模糊現象，這是由于透鏡材料對各種色光的折射律不同所致，故透鏡對各種色光的焦距也就不同（如鉆石的折光效果），而成像的位置與大小又決定于焦距的位置（即遠近），所以，色像差有位置色差（亦稱“縱向色差”）和放大色差（亦稱“橫向色差”）兩種。設取一狹縫S為白光源，并先后用紅紫兩濾色片遮住，則因玻璃對紫光的折射率比紅光大（因其光波短于紅光），紫光像的位置比紅光接近于透鏡（位置色差），而紫光像的大小比紅光小（放大色差）。

人的眼球中的透光的水體、晶狀體與玻璃體也是一種透射材料，當光透射時，同樣有不同的折射率，焦距也有遠近之差。如上所述，一般情況下，波長短的冷色光往往在視網膜前成像，而且較波長長的暖色光呈像小。波長長的暖色光往往在視網膜后呈像，而且較波長短的冷色光呈像大，故波長長的紅橙色有迫近感與擴張感，而波長短的藍紫色有遠逝感與收縮感。

由于各種不同波長的光，通過眼晶狀體聚焦點并不完全在一個平面上，視網膜上的影像的清晰度就有區別。光波長的暖色影像似焦距不準，具有一種擴散性，因此模糊不清；光波短的冷色影像具有一種收縮性，就比較清晰。用赫林的學說去解釋是：紅色起破壞作用，刺激強烈，脈沖波動大，自然有一種擴張感。而綠色起建設作用，脈沖弱，波動小，自然有收縮之感。所以我們平時注視紅色時，時間一長就感到邊緣模糊不清，有眩暈感。這就是破壞的原因；當我們看青、綠色時感到冷靜、舒適、清晰，眼睛特別適應，這就是建設的作用。維吾爾族最喜愛在刷墻的白灰中加入少量的藍綠色，醫生總是讓眼疾病人多看綠色，也就是這個道理。

色彩的膨脹與收縮感，不僅與波長有關，而且與明度有關。同樣粗細的黑白條紋，其感覺上白條紋要比黑條紋粗；同樣大小的方塊，黃方塊看上去要比藍方塊大些。設計一個年歷的字樣，在白底上的黑字需大些，看上去醒目，過小了就太單薄，看不清。如果是在黑底上的白字，那么白字就要比剛才那種黑字要小些，或筆畫細些，這樣顯得清晰可辨，如果與前面那種黑字同樣大，筆畫同樣粗，則含混不清。某省地質館有個板面上的文字說明，用黑色膠片，刻制黃色透光字，可能設計時是按黑字白底的效果設計的，布局飽滿，筆畫粗壯，但刻出來以后，由于字的透光效果，字就顯得擁擠，筆畫不清。這就是黃色在黑色底上面膨脹的原因。

進行各種色彩設計時，為了達到各種色塊在視覺上的一致，就必須按色彩的膨脹和收縮規律進行調整。據說法國國旗的紅、白、藍三色條紋，開始設計寬度完全相等，但當升到空中后，感覺顯得不等了，為此專門招集色彩學家們共同研究，最后才知道這與色彩的膨脹感和收縮感有關，當三色比例調整到紅35、白33、藍37時，才感到寬度相等了。