我们知道，当太阳光通过三棱镜时，会发生色散现象，把原来的白色光分解成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光．在下雨之前或大雨之后，天空中悬浮着许多微小的水珠，这些水珠起着三棱镜的作用，当太阳光照到小水珠上，进入小水珠时发生一次折射，在小水珠内部一部分光被反射，然后从小水珠射出时又发生一次折射，这两次折射一次反射，使频率不同的色光沿不同的方向前进，于是就发生了色散现象．由于太阳光是平行光，只有沿某一方向射出的光最强，这就是我们看到虹的方向．这个方向与入射的太阳光的方向之间的夹角，对于红光约等于42°，紫光约等于40°，其他色光则介于40°～42°之间，由于天空中的水珠很多，只有符合上述角度的方向才能看到虹，因此站在地面上看到的虹是半圆形，在虹中内侧为紫色，外侧为红色。
彩虹是阳光以一定的角度照射在水滴上发生折射和反射而形成的。雨后，天空中布满了小水滴，这是一种天然的三棱镜。阳光透过水滴时，由于折射和反向作用，被分解成七色光，只要太阳角度适当，就能看到美丽的弧形彩带。如果空气干燥，或者天空中只有微小的水滴，那就不会形成彩虹。一般来说，水滴越大，虹带越窄，色彩越鲜明；反之，水滴越小，虹带越宽，色彩就暗淡。有时，我们可以看到天空有两条彩虹：一条叫主虹，色彩鲜艳，里面是紫色，外面是红色；另一条叫副虹（又叫霓），里面是红色，外面是紫色，虹色较淡。这种现象是由于阳光透过水滴时，发生两次折射和反射的缘故。
那么，我们所看到的彩虹，为什么总是按照从红到紫的顺序排列呢？这是因为，所有的小水滴都排列在一个圆周上。圆周上的水滴与太阳、人眼的相对位置都相同时，从这些水滴里折射出的彩色光线，才能投射到人眼里。当这些水滴所产生的彩色光线合在一起时，人们才可以看到一条五彩缤纷的色彩光带。不同颜色的光，在水滴上折射的程度是各不相同的，折射程度最小的是红光，依次是橙、黄、绿、靛，折射程度最大的是紫光。因此，我们所见到的七彩光带，总是按照一定的顺序排列的。
这就是彩虹的形成。