彩虹是阳光在球形水滴中经折射、一次内反射、再折射后色散形成的彩色圆弧，颜色按波长从长到短为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，红光偏折最小（42°）在外圈，紫光最大（40°）在内圈。
当阳光照射到雨后空气中悬浮的球形水滴时，光线发生折射、内部反射和再次折射，因不同波长的光折射率不同而产生色散，从而在天空中形成彩色光带。以下是关于彩虹颜色组成与形成原理的详细说明：
一、彩虹的颜色组成
彩虹由七种连续分布的可见光颜色构成，按波长从长到短依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这七色并非离散色块，而是平滑过渡的光谱带；其中红光偏折角度最小（约42°），位于彩虹外圈，紫光偏折角度最大（约40°），位于内圈。
二、彩虹形成的光学过程
彩虹的产生依赖于阳光在单个水滴中经历的特定光路：光线首先进入水滴发生第一次折射，随后在水滴内表面发生一次全内反射，最后在离开水滴时发生第二次折射。这一“一射—一反—一射”路径使不同颜色光因折射率差异而分离，最终以特定出射角汇聚成可观测的彩色圆弧。
1、太阳光作为复色白光，包含全部可见波段；
2、光线以接近40°–42°入射角进入水滴，该角度范围内能量最集中，形成主虹明亮带；
3、水滴必须近似球形且尺寸均匀（通常直径在0.5–2毫米之间），才能支持稳定的色散与反射路径；
4、观察者需背对太阳，视线与水滴群构成约42°夹角，才能接收到红光主导的外弧光束。
三、彩虹出现的必要条件
彩虹并非随时可见，其显现需同时满足三项物理条件：充足的阳光、空气中高密度悬浮的微小水滴、以及观察者处于光源与水滴之间的正确几何位置。缺少任一条件，如阴天无直射阳光、空气过于干燥无水滴、或太阳高度角过高（正午前后），均会导致彩虹不可见。
1、阳光必须为直射自然光，强度足够激发明显色散；
2、水滴需广泛分布于低空大气中，常见于阵雨刚停、瀑布附近或喷泉区域；
3、太阳仰角须低于42°，因此彩虹多出现在清晨或傍晚，此时太阳靠近地平线。
