夏日午後，太陽位於西方，暴雨過後，空氣中還留有大量的小水滴。當我們面向東方，便看到了天空中圓弧狀的彩虹。這是因爲陽光穿越了大氣，向東通過了我們的頭頂，碰到了從暴風雨落下的水滴，發生了色散。白色的陽光其實是多種顏色的光混合而成，通過小水滴折射以後，不同顏色光因偏折角度不同而被分開，形成了七色彩虹。如果我們再看仔細一點，就會發現當一道光束碰到了小水滴時，會有兩種可能的路徑：一種可能是直接透射過去，還有一種更有趣的可能，光束從小水滴的前表面邊緣入射到小水滴內部，在進入時水滴內部由於折射而產生偏折，當光束到達小水滴的後表面發生全反射，又折回水滴內部，再從小水滴前表面離開，而這束面對我們已經發生了色散的光束就是形成彩虹的光。
光穿越水滴時偏折的程度，由光的波長，也就是光的顏色決定的。其中紅色光的波長最長，它在水中的折射率最小，經過反射後偏折角度最大，是42°。橙色光與黃色光次之，依此類推，偏折角度最小的是紫色光，只有40°。所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。
如果我們用一條假想線，連接我們的眼睛和太陽，那麼在空間中與這條線呈42°夾角的點，就是紅色光所在的位置。這些不同的點連接在一起，會勾勒出一個圓圈。既然藍色與假想線只呈40°夾角，所以彩虹的內側總是藍色的，而外側總是紅色的。事實上如果條件正確的話，可以看到整圈圓形的彩虹。我們所看到的圓弧是被地平線遮擋了彩虹圓圈的下半部分。站在地上看不到圓形的彩虹，但當天空出現彩虹的時候，你迅速乘上飛機或熱氣球等飛行器騰空而起的時候，可以看到彩虹和你一起騰空而起，展現出一個完美的七彩圓圈。
