무지개가 생기는 이유는 빛의 굴절, 반사, 분산에 의해 나타나는 현상입니다. 무지개는 대개 비가 온 후 햇빛이 빛나는 조건에서 형성됩니다.
햇빛은 여러 색깔의 빛으로 구성되어 있습니다. 빛이 공기에서 물방울로 들어갈 때 빛의 속도가 달라져 방향이 바뀝니다. 이 과정을 굴절이라고 합니다. 각 색깔의 빛은 굴절될 때 약간씩 다른 각도로 굴절됩니다.
물방울 내부에서 빛은 반사됩니다. 즉 빛이 물방울 안쪽 벽에 부딪히면 다시 내부로 반사되며 이때도 각 색깔의 빛은 조금씩 다른 각도로 반사됩니다.
반사된 빛이 다시 물방울을 통과해 나올 때 다시 한번 굴절됩니다. 이러한 과정에서 빛이 각 색깔별로 분산되어 서로 다른 각도로 나오게 됩니다. 이렇게 빛이 굴절되고 반사되는 과정에서 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색이 형성됩니다.
최종적으로 관찰자는 특정 각도에서 이 분산된 빛을 볼 수 있습니다. 무지개는 항상 태양의 반대쪽 하늘에 형성됩니다. 물방울 내에서의 빛의 굴절, 반사, 재굴절 과정을 통해 빛의 색깔이 분리되어 나타나는 것입니다.