무지개가 곡선으로 보이는 이유는, 빛의 파장에 따라 굴절되는 각도가 다르기 때문입니다. 빨간색 빛은 파장이 길어 굴절되는 각도가 크고, 보라색 빛은 파장이 짧아 굴절되는 각도가 작습니다. 빗방울로부터 발산되는 빛 중에서, 우리 눈에 가장 먼저 보이는 빨간색 빛은 물방울 내부에서 가장 큰 각도로 굴절됩니다. 따라서 빨간색 빛은 무지개의 바깥쪽에 위치하게 되고, 보라색 빛은 무지개의 안쪽에 위치하게 됩니다.
무지개는 직선으로 되어 있지 않고 곡선으로 나타나는 이유는 빛의 굴절 때문입니다. 빛은 공기 중에서 굴절을 하게 되는데 굴절의 정도는 빛의 파장에 따라 다릅니다. 빨간색 빛의 굴절률이 가장 작고 보라색 빛의 굴절률이 가장 큽니다. 따라서 무지개에서 빨간색은 위쪽에 위치하고 보라색은 아래쪽에 위치하게 됩니다 그리고 무지개의 끝은 왜 위를 향하지 않고 위에서 아래로 내려오는 이유는 무지개의 원리가 빛의 굴절에 의한 것임을 생각하면 이해할 수 있습니다. 빛이 물방울에 굴절되면 무지개의 원뿔형의 곡면을 따라 굴절됩니다. 무지개의 끝은 이 곡면의 끝에 위치하기 때문에 위를 향하지 않고 위에서 아래로 내려오게 됩니다.
