原因

　　彩虹是因為陽光射到空中接近圓形的小水滴，造成光的色散及反射而成的。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內也是以不同的角度反射。當中以40-42度的反射最為強烈，形成人們所見到的彩虹。

　　其實只要空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背后以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午，雨后剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨云而較暗。而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。虹的出現與當時天氣變化相聯系，一般人們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時，本地是不大容易下雨的，而西方出現虹時，本地下雨的可能性卻很大。

　　彩虹的明顯程度，取決于空氣中小水滴的大小，小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，下雨的機會也少，所以冬天一般不會有彩虹出現。

　　彎曲原因

　　事實上如果條件合適的話，可以看到整圈圓形的彩虹(例如峨眉山的佛光)。形成這種反射時，陽光進入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開水滴時再折射一次，最后射向人們的眼睛。

　　光穿越水滴時彎曲的程度，視光的波長(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類推，彎曲最少的是紫色光。

　　因為水對光有色散的作用，不同波長的光的折射率有所不同，藍光的折射角度比紅光大。由于光在水滴內被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色在下。

　　每種顏色各有特定的彎曲角度，陽光中的紅色光，折射的角度是42度，藍色光的折射角度只有40度，所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。

　　若用一條假想線，連接后腦勺和太陽，那么與這條線呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線只呈 40度夾角，所以彩虹上的藍弧總是在紅色的下面。

　　倒掛的彩虹又是怎么回事?

　　“環(huán)天頂弧”是氣象學中一種稀有現象，因為它的形成位置相當高，很少被人注意到，常被稱之為“倒掛彩虹”或“天空的微笑”， 它形成于和太陽同一側的天空，并且以不超過四分之一圓周的長度環(huán)繞天頂。

　　天空晴朗，云層非常少，同時陽光還得以一定的角度照射在距離地面6100米-7625米的云層中的細小的冰晶上形成折射。同時，云層中的冰晶表面一定得是彎曲的，且顆粒比鹽粒還要小。

　　當太陽身處天空下方，日光與冰晶扁平面相接觸時，光線在每個晶體內都發(fā)生了彎曲，折射出包括紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、靛藍、藍紫色等彩虹特有的七色光譜。

　　由于卷云所含的冰晶粒子不斷移動位置，因此環(huán)天頂弧現象出現的時間非常短暫。

　　具體過程分解是這樣：

　　形成環(huán)天頂弧的太陽光會從冰晶的平坦頂面進入，從其中一個棱鏡面射出。幾乎平行的太陽光經過角度90°的棱鏡折射后將是寬色分離和較單純的顏色。環(huán)天頂弧只能在太陽的仰角低于32.2°時形成。當太陽的仰角在22°時的環(huán)天頂弧最明亮，因為這時的太陽光進入和離開冰晶時的偏向角最小;這時形成的環(huán)天頂弧長度22°，寬度3°。環(huán)天頂弧的長度因為太陽仰角的不同而在32.2°和0°之間變化，并且在這兩個極值的環(huán)天頂弧亮度會非常微弱。當太陽的仰角高于32.2°，光線會從冰晶的底部離開，會形成幾乎只有單色的幻日環(huán)。