當太陽光進入水滴時，太陽光中紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等不同顏色的光在水滴內的折射角度不同。如果此時觀察者站在合適的位置，就能看到由這些不同顏色光沿不同方向傳播后組合形成的彩虹。比如，雨后空氣中有大量小水滴，這時候就很容易出現彩虹。
彩虹其實是一種光的色散現象。當陽光穿越空氣中的小水滴時，會發生折射、反射和再次折射的奇妙過程。每一滴小雨滴都仿佛是一個微型的三棱鏡，將陽光中的白光分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光譜。
彩虹的形成還需要特定的氣象條件：陽光、空氣中的小水滴以及適當的觀察者角度。通常，在雨后初晴的下午，天空一邊仍有雨云而較暗，另一邊則陽光普照，這時彩虹便容易被觀察到。
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