彩虹是太阳光被水滴折射后形成的七彩光带。当阳光以一定角度射入空中的水滴时，光线在水滴内壁发生两次折射和一次反射，不同波长的光折射角度不同，就形成了七种颜色。这个现象需要同时满足三个条件：天空有云层遮挡阳光、地面有水汽凝结成水滴、观察者背对太阳。

彩虹的形成与光的物理性质密切相关。根据斯涅尔定律，当阳光以16.7度角进入水滴时，折射率最大的红光会以42度角射出，而紫光需要更小的入射角（13.5度）。实验数据显示，直径0.02毫米的水滴最适宜形成完整彩虹，这种水滴在雨后积雨云中尤为常见。当阳光穿过大气层时，空气折射率差异会使彩虹呈现模糊边缘，实际观测到的彩虹宽度通常不超过0.5度角范围。值得注意的是，彩虹的七色顺序是红橙黄绿蓝靛紫，这与光的波长从长到短排列正好相反，这是由于折射率与波长成反比关系造成的。