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사진의 현상과 인화 과정을 단일화하여 롤 필름이 출현한 이래 사진 기술의 최대 혁명을 일으켰다. 하버드대학교에서 수학할 당시 랜드는 모든 광선이 동일 평면 안에서 정렬하여 진행하는 빛인 편광에 관심을 가지게 되었다.

그는 휴학계를 내고 연구와 실험에 전념하여 요오드퀴닌황산염의 현미경적인 결정체를 정렬시키고 그것들을 얇은 플라스틱 판에 묻는 데 성공했다(1932). 그결과로 만들어진 편광자는 대단한 발전이었으며 그는 그것을 폴라로이드 J 시트라고 이름짓고 수많은 용도를 구상했는데, 그것은 크기에 상관없이 자유자재로 사용될 수 있었고 비용 또한 절감되었다. 하버드대학교의 물리학 강사 조지 휠라이트 3세와 함께 1932년 보스턴에 랜드-휠라이트 연구소를 설립해 수많은 종류의 편광물질들을 개발했으며, 1936년에는 선글라스 및 그외 여러 광학기구들에 활용하기 시작했다. 폴라로이드는 뒤에 사진기 필터와 다른 광학장비들에 사용되었다.

1937년 매사추세츠 주의 케임브리지에 폴라로이드사를 설립하고 4년 뒤에는 편광에 근거를 둔 입체영화 제작 과정을 개발해냈으며 제2차 세계대전 동안 군사무기에 편광의 원리를 적용시켰다. 전쟁이 끝난 후 즉석에서 현상되는 필름을 연구하기 시작하여 1947년 60초 내에 완성된 사진을 만들어내는 카메라(폴라로이드 랜드 카메라)를 선보였다. 랜드 사진 제판법은 곧 상업·군사·과학 등의 분야에서 수없이 활용할 수 있음이 밝혀졌으며 색채현상을 포함한 많은 기술혁신이 계속해서 이루어졌다.

빛과 색채에 대한 그의 관심은 색채인식에 대한 새로운 이론을 낳았다. 일련의 계속된 실험에서 그는 전통적인 색채인식 이론에 약간의 문제가 있음을 밝혔다. 색채는 눈에 들어오는 남색, 녹색, 빨간빛의 상대적인 양에 따라 지각되는 것이 아님을 발견했으며 그가 레티넥스라고 부른, 최소한 3개의 독립된 영상조립기관들이 각기 다른 독립된 색채에 민감하게 반응하며 보여진 색채를 나타내기 위해 서로 결합하여 활동한다는 이론을 제시했다. 그는 빛과 합성수지의 기술혁신에 관련해 500개가 넘는 특허를 받았다.

비록 하버드대학교를 졸업하지 못했지만 10여 개가 넘는 대학으로부터 명예 학위를 받았으며 수많은 과학단체로부터 상을 받았다. 1980년 폴라로이드사의 최고경영자직에서 은퇴했으나 롤런드 과학연구소에서 빛과 색채분야에 대한 연구활동을 계속했다. 이 연구소는 1960년 랜드가 설립했으며 롤런드 재단법인이 후원하는 비영리연구소이다.

랜드의 지도하에 롤런드 연구원들은 빛과 색채의 인식이 이전에 믿었던 바와 같이 눈의 망막에 있는 분광조직을 통하기보다는 본질적으로 뇌에 의해 조절된다는 사실을 발견했다.