彩虹形成的原因是因阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。其中以40至42度的反射最为强烈，形成常见到的彩虹。而太阳的可见光—红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色的波长不一样，当它们照射到空气中这些小水滴时，各色光被小水滴折射的程度也不同，因此被分解形成七色光谱。彩虹的明显程度和小水滴的大小息息相关。小水滴的体积越大，我们肉眼所能看到的彩虹就越明显、越鲜亮；小水滴的体积越小，则越不明显。

彩虹是弧形的原因：

当一道光束碰到了水滴，通常会出现两种情况：一种是光可能畅通无阻，直接穿过去；另一种是它可能碰到水滴的前缘。在进入时，在水滴内部产生弯曲，接着从水滴后端反射回来，再从水滴前端离开，然后折射出来。光穿越水滴时弯曲的程度，是根据光的波长而定的。在七色光中，每种颜色的光都有对应的波长，且不同波长的光穿过水滴时会有不同的弯曲度。其中，红色光的弯曲度最大，橙色光与HS光次之，以此类推，弯曲最少的是紫色光。因此彩虹之所以是弯曲的，还与地球本身就是一个球体并且被厚厚的大气覆盖有关。