首先，光的波長決定光的彎曲程度。事實上如果條件合適的話，可以看到整圈圓形的彩虹。其次，與地球的形狀有很大的關系。由于地球表面為一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋，在雨后空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴形成了折射，同時由于地球表面的大氣層為一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹！

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，在水滴內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，然后在水滴的背面反射，最后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。由于光在水滴內被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色在下。因此，彩虹和霓虹的高度不一樣，顏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。

彩虹，其實只要空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背后以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象，彩虹最常在下午，雨后剛轉天晴時出現，這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨云而較暗，而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近，在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以制造人工彩虹。