彩虹是由太陽光打在天空中幾乎是圓形的小水滴上的分散和反射造成的。陽光在同壹時間以不同的角度進入水滴，並在水滴內部以不同的角度反射。最強烈的反射是在40到42度之間，造成我們看到的彩虹。為了造成這種反射，陽光進入水滴後首先被折射，然後從水滴的背面反射，最後在離開水滴時再次被折射。由於水能分散光線，不同波長的光有不同的折射率，藍光的折射角度比紅光的折射角度大。
由於光在水滴中被反射，觀察者看到的光譜是倒置的，紅光在頂部，其他顏色在底部。事實上，如果空氣中存在水滴，並且太陽在觀察者身後以低角度照射，就可以看到彩虹。彩虹最常出現在下午，當雨後天空轉晴時。空氣中的灰塵少了，充滿了小水滴，天空的壹邊是黑暗的，因為仍有雨雲。當觀察者頭頂或身後沒有雲層，太陽可見時，彩虹更容易看到。另壹個常見彩虹的地方是在瀑布附近。人工彩虹也可以通過在晴天對著太陽在空中灑水或噴水來實現。
彩虹，其實只要空氣中存在水滴，陽光在背後以低角度照射觀察者，就能產生可以觀察到的彩虹現象，彩虹最常出現在下午，剛下完雨的時候，天氣晴朗，這時空氣中的灰塵很少且充滿小水滴，壹邊的天空因有雨而較暗，觀察者在頭上或背後已無雲層覆蓋而可見光線，彩虹就比較容易看到。另壹個常見的看到彩虹的地方是在瀑布附近。人工彩虹也可以在晴朗的日子裏通過對著太陽在空中灑水或噴水來創造。月虹，也被稱為晚間彩虹，是壹種非常罕見的現象，當月亮很強時，會在夜間出現。由於人類的視覺在夜間光線不足的情況下很難分辨出顏色，所以晚間彩虹看起來是全白的。
每種顏色的光的波長不同，不同波長的光的折射率也不同，導致每種光譜在水滴中分散和折射，從而在天空中形成壹個弧形的多色光譜。光在水滴內部被反射，所以觀察者看到的光譜是相反的，紅光在頂部，其他顏色在底部。從外圈到內圈，有七種顏色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。