彩虹是因為陽光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成，陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射，當中以40至42度的反射最為強烈，造成我們所見到的彩虹。
造成這種反射時，陽光進入水滴，先折射一次，然後在水滴的背面反射，最後離開水滴時再折射一次，總共經過一次反射兩次折射，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，紅光的折射率比藍光小，而藍光的偏向角度比紅光大。
由于光在水滴内被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顔色在下，因此，彩虹和霓虹的高度不一樣，顔色的層遞順序也正好反過來。彩虹意旨光線經過兩次折射一次反射，霓虹則是光線經過兩次折射兩次反射。
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