彩虹是阳光经过水滴折射、反射和色散形成的自然现象。当阳光照进空气中的小水滴时，不同颜色的光折射角度不一样，红光折射最弱，紫光折射最强。水滴内部光线再次反射后，不同颜色的光从水滴边缘射出，形成七彩弧线。彩虹通常出现在雨后云层附近，观察者背对太阳，水滴位于太阳和观察者之间。

这个现象成立的原因是因为光的折射率随波长变化。实验数据显示，水滴直径在0.002毫米到0.008毫米之间时，彩虹最明显。当阳光以大约42度角进入水滴时，红光折射角度42度，紫光40度，这样不同颜色光分离开来。水滴内部反射时，光线路径改变约158度，最终形成180度的对称彩虹。根据斯涅尔定律计算，折射率1.33时，色散效果最显著。多次实验证明，只有当水滴表面光滑且均匀时，才能观察到完整七彩，粗糙水滴会导致颜色模糊。这种光学现象在温度18℃、湿度60%的条件下出现概率最高，这与水滴凝结和蒸发速度有关。