彩虹是阳光穿过水滴时发生的颜色分离现象。首先得有阳光，阳光照到水滴上，水滴里光线发生折射，然后光线在内部再次反射，从水滴边缘射出。不同颜色的光折射角度不同，所以会看到七种颜色排列成拱形。彩虹出现时，太阳必须在观察者背后，且水滴要同时照亮和反射光线，这个时机很难把握。

彩虹的颜色排列和出现角度都和阳光角度有关。实验数据显示，当太阳高度角在42度到42.5度之间时，彩虹最可能出现。水滴直径大约0.002毫米，折射率1.33，这些数据能解释为什么红光外层、紫光内层。比如当阳光以42度角进入水滴，红光折射角44度，紫光折射角40度，导致颜色分层。同时水滴数量要足够多，城市上空平均每平方公里有3000个水滴，才能形成肉眼可见的彩虹。但遇到大暴雨后突然放晴，水滴浓度突然增加，彩虹反而更清晰可见。