비가 오고 나면 하늘에는 수증기가 가득차게 되고, 이 물방울에 햇빛이 굴절, 분광되서 우리눈에 여러가지 색깔로 보이게 되는 현상을 무지개라고 부릅니다. 햇빛이 공기와 물 사이를 지나는 순간 여러가지 색깔로 휘어지는 굴절현상이 나타납니다. 굴절현상은 빛의 속도에 변화가 생기면서 일어나는데, 빛의 색깔들이 각자 다른 속도로 물방울을 지나가면서 여러가지 색깔로 빛이 나누어지는 것을 분광현상이라고 합니다. 이러한 분광현상이 여러번 일어나면 쌍무지개가 생기기도 합니다.
햇빛은 빛의 모든 파장대를 포함하여 섞여있는데 이럴때는 흰색으로 보입니다. 비가 그치고 나면 공기중에 비가 되지 못한 수증기가 남아있는데 이 수증기를 통과하면서 빛의 파장에 따라 굴절율이 달라지면서 합쳐져있던 다른 파장의 빛들이 갈라지면서 생기는 현상입니다. 파장이 높은 빛일수록 보라색, 파장이 낮은 빛일수록 빨간색을 띄게 됩니다.
