那么，混合是怎样发生的呢？不久，道尔顿发表一篇题为《弹性流彼此相互扩散的趋势》解释了这一问题；气体混合物的形成是因为气体彼此扩散的缘故。那么这种混合气体又有什么特征呢？道尔顿为此设计了实验，通过实验他得出了结论：混合气体的压力等于各组分气体在同样条件下单独占有该容器时的分压力的总和。这就是著名的道尔顿分压定律。
面对分压定律，道尔顿又开始思索推论，第一次明确的描绘了原子的存在。继而把对原子的认识从定性推进到定量的阶段——倍比定律又被道尔顿发现了。倍比定律的发现成为他确立原子论的重要基石。
为了确立科学的原子论观点，道尔顿以极大的热情投入到实验工作中，以求物质的相对质量，推出物质的终极质点或原子的相对质量。他测算各种不同元素原子的相对质量，还考察了其他化学家的大量实验数据，写下了第一张相对原子量表，总结出：最轻的元素就是氢，把氢的原子量相对地定为1是较合理的。1803年10月21日，在曼彻斯特文学哲学学会上，道尔顿作了题为《关于水及其他液体对气体的吸收作用》的报告，在报告中第一次阐明了他的科学原子论，并宣读了他的第一张原子量表。
道尔顿的这一新思想引起了科学界尤其是化学界的广泛重视。尽管他测定的原子量与现在通用的原子量相比，数值上有较大的误差，因为他把有些原子的当量当成了原子量，但是这毕竟是人们开始把对物质结构的基本层次——原子量的认识建立在科学基础之上了。正是由于道尔顿首先把原子量的发现引入化学，才使化学真正走上了定量的发展阶段。
道尔顿的原子论不但在英国，而且在整个欧洲学界都引起了很大的轰动，受到普遍重视和推崇。1816年，道尔顿被选为法国科学院通讯院士。1817年又被选为曼彻斯特文学哲学学会会长，一直任职到逝世时为止。1822年在戴维的提议下，道尔顿成为英国皇家学会的会员。1826年，英国政府授予道尔顿金质勋章。在其后的几年里，道尔顿还被授予多种荣誉称号和牛津大学的法学博士学位。
享有盛誉的道尔顿是如何面对这些的呢？他的挚友威廉·享利博士作了描述：“道尔顿先生从来没有，也从来不希望从政府方面得到任何报酬或奖励。我敢断言，他从来没有追求这些。”他追求的是科学，是对人类的贡献。早在1788年，道尔顿从事气象研究时就谈过：“如果我们能预测天气状况，从而给农民、海员以及整个人类带来巨大的利益，那么，一个为了实现这个目标而作出贡献的人，不管用什么方式，都不能算是枉费精力或虚度一生了。”正是为了追求这个目标，道尔顿一生清贫、俭朴、勤奋，终身过着独自生活，没有结婚，“没有时间交女友，谈爱情。”正如科学史家罗斯科说的那样：“没有坚持不懈的努力，天才也很少会有成就。而道尔顿正是具有这种锲而不舍的品格的人。”
发现色盲症
在一个圣诞节前夕，道尔顿给他的妈妈买了一双“棕灰色”的袜子做为圣诞节的礼物。当妈妈看到袜子时，感到袜子的颜色过于鲜艳，就对道尔顿说：“你买的这双樱桃红色的袜子，让我怎么穿呢？”道尔顿感到非常奇怪：袜子明明是棕灰色的，为什么妈妈说是樱桃红色的呢？疑惑不解的道尔顿拿着袜子又去问弟弟和周围的人，除了弟弟与自己的看法相同以外，被问的其他人都说袜子是樱桃红色的，道尔顿对这件小事没有轻易地放过。他经过认真的分析比较，发现他和弟弟的色觉与别人不同。原来，自己和弟弟都是色盲。道尔顿虽然不是生物学家和医学家，却成了第一个发现色盲的人，也是第一个被发现的色盲症患者，为此他写了篇论文《论色盲》，成为世界上第一个提出色盲问题的人。后来，人们为了纪念他，又把色盲症称为道尔顿症。经科学家研究发现，人类的色觉，可以分为色觉正常和色觉障碍，根据三原色学说，可见光内任何颜色都是由红、绿、蓝三色组成的，在医学上，对能够辨认三原色的人，称为三色视，这样人的辨色能力完全正常，而对完全不能辨认某种颜色的人，称为色盲症患者。在色盲症患者中，如果有一种原色不能辨认，称为二色视，这种人主要表现为红色盲和绿色盲；如果三种原色都不能辨别，称为全色盲。如果某人对颜色的辨认能力比较低，称为色弱，在色弱患者中，也主要是红色弱和绿色弱，蓝色盲与蓝色弱很少见。所以，色盲障碍主要是先天性全色盲（常染色体隐性遗传）和先天性红绿色盲与色弱。
道尔顿和他的弟弟患的就是红绿色盲，这种病是一种最常见的人类伴性遗传病。
这种病是由位于X染色体上隐性基因（b）控制的。Y染色体由于过于短小而没有这种基因。因此，红绿色盲基因是随着X染色体向后代遗传的，根据基因B和基因b的显隐性关系（即只要有正常基因B存在就显现正常性状，正常基因B为显性基因，色盲基因b为隐性基因），人的正常色觉与红绿色盲的基因型和表现型可以有以下五种情况（见下表）：
女性男性基因型XBXBXBXbXbXbXBYXbY表现型正常正常（携带者）色盲正常色盲人类的红绿色盲是如何遗传的呢？它主要有以下几种情况：
（1）如果一个色觉正常的女性（纯合体）和一个男性红绿色盲患者结婚，在他们的后代中，儿子的色觉都正常；女儿虽然表现正常，但是由于从父亲那里得到了一个红绿色盲基因，因此却是红绿色盲基因的携带者，在这种情况下，父亲的红绿色盲基因随着X染色体传给了女儿，但是一定不会传给儿子。
（2）如果女性红绿色盲基因的携带者和一个正常的男性结婚，在他们的后代中：儿子有1／2正常，1／2红绿色盲；女儿则都不是色盲，但是有1／2是红绿色盲基因的携带者。在这种情况下，儿子的红绿色盲基因一定是从他的母亲那里传来的。
（3）如果一个女性红绿色盲基因的携带者和一个男性红绿色盲患者结婚。在他们的后代中：女儿有1／2正常，但都是携带者，有1／2是红绿色盲；儿子有1／2正常，1／2是红绿色盲；在这种情况下，女儿的红绿色盲基因一半来自于母亲，一半来自于父亲；而儿子的红绿色盲基因一定来自于母亲。
（4）如果女性红绿色盲患者和一个正常男性结婚，在他们的后代中；女儿表现型正常，但是都是携带者，儿子都是红绿色盲患者。这种情况下，是母亲把红绿色盲基因随X染色体传给了儿子。
通过对以上四种婚配结果的分析，我们可以看出，男性的红绿色盲基因是从母亲那里传来，再传给他的女儿。可见，红绿色盲基因是从女性传递到男性。这种遗传特点，在遗传学上叫做交叉遗传。因此，在有伴性遗传病的家庭中，常常可以看到男性患者的母亲表现正常，但是他的外祖父却是此病的患者。
在对红绿色盲病的调查中，往往发现男性患者多于女性患者。据统计，我国男性红绿色盲的发病率为7%，女性仅为0.5%。
伴性遗传在生物界中是普遍存在的，除红绿色盲的遗传外，人类血友病的遗传、动物中果蝇眼色的遗传、以及雌雄异株的植物中某些性状的遗传都属于伴性遗传现象。
正是由于对科学研究有着强烈的好奇心和责任感并具备锲而不舍的品格，道尔顿才能从自己的生理缺陷中发现色盲问题，从而促进了遗传学、生物学以及医学研究的发展。
优生学的奠基人高尔顿
弗朗西斯·高尔顿（Francis Galton，1822～1911）是英国著名的地理学家、优生学家、遗传学家、实验生理学家、统计学家。他是英国著名的博物学家《物种起源》的作者查理·达尔文的表弟。高尔顿博学多才，研究领域广泛，家境富足，人们称他为“博学的绅士”。
童年时代的高尔顿表现出异乎寻常的智力，出生12个月后，他便能认识所有的大写字母，18个月后则能辨别大写和小写两种字母。在他咿呀学语的时候就能背诵拉丁文。到了两岁半左右，高尔顿已能阅读《蛛网捕蝇》之类的儿童读物。3岁时他学会签名，4岁时他能写诗，5岁时已能背诵并理解苏格兰叙事诗《马米翁》，6岁时，他已精熟荷马史诗中的《伊利亚特》和《奥德赛》。
美国心理学家特尔曼曾根据有关文献的记载，用他自己设计的斯坦福——比纳标准对幼年的高尔顿的智力进行了估算，他认为高尔顿3～8岁之间的智力年龄几乎等于实际年龄的2倍，其智商约为200。显赫的出身与罕见的天赋，大概是促成高尔顿日后创立优生学的部分原因。
在高尔顿15岁时，他的父亲安排他随一家英国医学机构到欧洲大陆作巡回医疗活动，回来之后，他就在伯明翰市立医院做了两年内科见习医生，这段经历使他积累了许多解剖学和生理学知识。1839年，17岁的高尔顿来到伦敦，开始在国王学院医科学习医学、生理学、植物学和化学，并且成绩优秀。但不久，他的兴趣就转移到数学和自然哲学上，于是1840年他考入剑桥大学三一学院，也就是牛顿的母校，希望学到更多的数学知识，但成绩并不理想，后来由于身体原因中途退学。
与童年的眩目光辉比起来，高尔顿的这段经历显得太平淡了，但是正是这一大堆杂乱无章而又没有骄人成绩的教育，为他日后成为一个博学之士奠定了基础。1845年～1856年，他到处旅行、考察，收获不斐。1856年，34岁的高尔顿被接纳为英国皇家学会联络员，1860年成为正式会员。他是以地理学家的身份进入英国皇家学会的。
1859年，达尔文的《物种起源》发表了。高尔顿很快就成了他表哥学说的信奉者，他自己的科学兴趣不久也转移到与生命有关的领域中。高尔顿是实验心理学和人体测量学的开拓者。
1883年，高尔顿出版了《人类才能及其发展的研究》，书中概括地表述了两项在实验心理学中极为重要的研究方法和成果。第一个是关于自由联想的实验：他事先在75张纸条上各写一个单词，每次只让受试者看一张纸条，再用一个精密的计时器测出由此引出的两个即兴到来的联想所需的时间，然后对这些联想在受试者的经验中的可能起源加以分析，他发现最经常的联想往往来自遥远的童年。在这项实验中，他还证实人类具有一种看到或听到某一数字就能联想到某一特定形状的能力，他称这种现象为“数目形”。第二个是关于心理意象的广泛调查：他要求受试者先想一件确定的东西，然后尽量注意自己的“心视”画面，并回答如明亮度，清晰度，色彩等一系列问题，并按其强度记分。值得一提的是，在这些研究中，他首先在心理学中引进了调查表和评分办法。
尽管这本书后来被认为是个体心理学及心理测验的开始，但高尔顿的初衷并非如此，他想通过实验和统计数据来揭示狂热的宗教情感不足以作为判别真理的依据。
19世纪后半叶，实验心理学脱胎于哲学和生理学而成为一门独立的实验科学，在这一历史变革中起主导作用的是德国的威廉·冯特（W.Wundt）和英国的高尔顿。但实验心理学之父的美誉给了冯特，因为冯特试图建立一个系统，努力使实验心理学成为一门独立科学。他于1879年在德国莱比锡大学建立了第一个心理学实验室，被认为是现代实验心理学诞生的标志。虽然高尔顿没有想到要把实验心理学独立成一门科学，但他的贡献是不容忽视的。
高尔顿对实验心理学的贡献还包括一系列他所发明的心理测验仪器和测验方法。有些仪器后来就以他的名字来命名，例如测量听觉阈的高尔顿笛和测量视觉范围的高尔顿棒，这些仪器直到20世纪30年代都是心理实验室的标准仪器。他还用盛有不同物质的瓶子来测验嗅觉，这一方法被后人沿用至今。除此之外，他又设计了测量肌肉感觉、反应力、触觉的仪器和方法。
1892年，高尔顿在《指纹学》这部著作中制定了一套按照纹型（斗、箕、弓三种类型）及十指顺序排列的编码程序。他在书中又指出指纹具有终生不变性、可识别性和可分类性的三条原则，从而为指纹学的理论和应用奠定了基础。随着指纹学方法不断充实和完善，现在，指纹已成为最重要的个人鉴别手段。
高尔顿致力于广泛的人体测量，从而获得了大量的详细资料，这些资料有力地支持了高尔顿关于人类个体在体能和智能上都存在着巨大差异的观点，这成为他从事遗传学和优生学研究的一个原动力。
高尔顿在19世纪遗传学史上占有重要位置，他对这门科学的突出贡献是引进了定量分析法，这种方法在他的《遗传的天才》一书中得到淋漓尽致的发挥。