彩虹是雨后天空出现的弧形光带，颜色从外圈到内圈依次是红橙黄绿蓝靛紫七种。阳光穿过水滴时会发生折射和反射，不同颜色的光折射角度不同，所以形成颜色分层的弧形图案。彩虹出现需要同时满足三个条件，第一是阳光直射，第二是观察者背对太阳，第三是空中悬浮着足够多的水滴。

彩虹的颜色顺序和样子的形成原理，主要和光的折射、色散特性有关。当阳光以约42度角进入水滴时，不同颜色的光折射率差异明显，比如红光折射率最低约1.33，紫光最高约1.34。牛顿在1704年出版的《光学》中详细记录了实验过程，通过棱镜分解白光证实了七色光的排列规律。根据波长数据，红光波长大约620-750纳米，折射后偏离原方向约53.1度，而紫光波长380-450纳米，折射角度约53.9度，这种角度差导致红光位于外侧，紫光在内侧。由于水滴表面张力形成的球形结构，所有光线最终汇聚在观察者眼中，形成直径约42度的半圆形光弧。值得注意的是，彩虹的每一道弧线都对应不同高度的水滴，当太阳高度角低于42度时，彩虹会变成垂直的圆弧，但肉眼通常只能看到上半天部分。