在中学物理中有讲：当自然光也称为白光经过三棱镜时会发生光的色散作用，白光色散成为七色光。因此在雨后初晴时空气中含有大量水分子，就像无数个三棱镜，导致太阳光穿过时发生色散。

具体原因是：光线本身是沿直线进行传播，但进入介质中会发生偏折，因此太阳光在穿过雨滴时，由于偏折角度不同，不同光线按各自的波长以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色进行排列，由于光在水滴内进行反射，所以从观察者角度看来，光谱应该是倒过来的，所以波长最长的红光排列在最外，波长最短的紫光在下，形成彩虹。

空气中水滴大小也决定了彩虹的鲜艳程度及宽窄，一般而言空气中水滴越大，彩虹颜色越鲜艳宽度越窄；反之水滴越小，颜色越淡宽度也越宽。一般来说，彩虹呈现的位置是与太阳相反方向的天空，因此早晨的彩虹一般出现在西方，而黄昏时分则经常在东方出现，不过此时我们是看不见的，只有在乘坐飞机从高处往下时才能见到，所以如果想在雨后看见彩虹，一定要背向太阳方向。

而温度对彩虹也有一定影响，冬天由于空气中水分较少因此下阵雨机会也比较少，一般不会出现彩虹，夏季反之。

谚语说：

其实彩虹的出现也可以预示天气变化，一般来说如果彩虹出现在东方，当地一般不太容易下雨，而若是在西方出现，下雨可能性则很大。

除此之外，不光在白天会出现彩虹，其实夜间同样会出现，不过不是白天的日虹，而是月虹。与日虹相似，月虹的形成也需要光源，尽管没有太阳，但如果月光明亮而大气中又存在适量水分，也可以形成彩虹。