O arco-íris é produzido por gotas de chuva que desviam parte da luz em direção aos nossos olhos. Neste desvio, tem-se os efeitos combinados da refração, dispersão e reflexão da luz dentro da gota.

Quando a luz incide na superfície de separação entre dois meios de diferentes densidades, ela se reflete de tal forma que o ângulo de incidência seja igual ao ângulo de reflexão e, se ambos os meios forem transparentes, além da reflexão verifica-se também a refração que é o desvio da mesma ao passar para outro meio.

Como a luz incidente (luz solar) é branca, associado ao fenômeno de refração temos o fenômeno de dispersão, a dispersão é a decomposição da luz num leque de cores… Em consequência desta dispersão os ângulos de espalhamento das cores são diferentes. A cor violeta é a que sofre maior desvio e a vermelha o menor desvio.

A junção destes fenômenos gera o arco-íris, repare que a condição necessária para a formação do arco-íris é a interação da luz branca com gotículas de água…

Um arco-íris artificial pode ser feito utilizando uma lâmpada incandescente e um borrifador de água (tipo esses usados para passar roupa). O fenômeno é análogo e pode ser controlado pelo operador do borrifador…

Uma característica interessante deste fenômeno é que ele só é observado quando se está de costas para o sol, o arco-íris secundário é outro ponto interessante e só é visto em dias de sol intenso. O arco-íris secundário tem as cores invertidas em relação ao arco-íris principal.