Quando la luce solare colpisce una goccia d'acqua, subisce la rifrazione, che è la deflessione della luce mentre passa da un mezzo all'altro. I raggi luminosi che entrano nella goccia d'acqua vengono piegati verso il centro della goccia e poi piegati nuovamente quando escono dalla goccia. Questa deflessione della luce fa sì che i diversi colori della luce solare siano separati, con la luce rossa che viene piegata di meno e la luce viola che viene piegata di più.
Quando i raggi luminosi deviati escono dalla goccia d'acqua, vengono riflessi dalla superficie posteriore della goccia e poi nuovamente rifratti quando escono dalla goccia. Questa doppia rifrazione fa sì che i raggi luminosi vengano separati in un arco circolare, che è ciò che vediamo come un arcobaleno.
L'angolo del sole, l'angolo delle gocce d'acqua e l'angolo dell'occhio dell'osservatore determinano tutti la dimensione e la posizione dell'arcobaleno. Il tipo più comune di arcobaleno è l'arcobaleno primario, ovvero l'arco circolare che si vede tipicamente nel cielo. Esiste però anche un arcobaleno secondario, ovvero un arco più debole che appare sopra l’arcobaleno primario. L'arcobaleno secondario è causato da una seconda riflessione dei raggi luminosi sulla superficie posteriore della goccia d'acqua.
Gli arcobaleni sono uno spettacolo bello e affascinante e ricordano la bellezza e la complessità del mondo naturale.
