美国国家海洋和大气管理局国家气象局的气象学家杰夫·瓦尔德斯特雷彻提供了这个答案。
阳光穿过雨滴会通过称为折射的过程形成彩虹，折射是指光线从一种介质传递到另一种介质时发生的弯曲。这类似于在停车场边缘推购物车：如果一侧的车轮从路面滚到相邻的草地上，购物车将开始转向草地。这是因为在路面上移动的车轮比在草地上移动的车轮滚动得更快。
在彩虹的情况下，当阳光照射到雨滴时，它在水中的移动速度不如在空气中快，因此它会稍微弯曲。当光线从雨滴中移出并以其原始速度返回空气中时，它再次发生弯曲。当光线以合适的角度照射到雨水时，它会通过雨滴折射到我们的眼睛中，使我们看到彩虹。
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但是， “白色”阳光如何产生彩色的彩虹呢？阳光，或“白色”光，实际上是由连续的不同颜色光带组成的——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。每种颜色都有不同的波长或频率，当它从一种介质传递到另一种介质时，折射略有不同。因此，白色光可以通过穿过某些介质分解成其组成颜色。例如，棱镜也可以产生彩虹，因为玻璃像雨滴一样，以略微不同的角度弯曲不同颜色的光。
较长的波长以较大的角度弯曲，因此较长的波长比短波长弯曲得少。当阳光照射到雨滴时，红光波会从它们来自太阳的原始方向弯曲 42 度角。较短的紫光波仅弯曲 40 度角。其他颜色的光频率以介于这两个角度之间的角度弯曲。这就是为什么我们将彩虹视为连续的色带，红色在顶部，紫色在底部。
典型的雨滴也是球形的，因此它对阳光的影响关于连接雨滴中心和太阳的假想轴对称。由于这种对称性，只要沿与太阳方向成 40 到 42 度角的视线观察雨滴，就可以看到各种颜色的光。因此，彩虹实际上是以观察者正对太阳的点（所谓的反日点）为中心的圆，角半径为 42 度。
我们实际上看不到整个圆圈，因为地球挡住了视线。太阳越接近地平线，我们看到的圆圈就越多。就在日落时，我们将看到一个完整的彩虹半圆，拱顶顶部在地平线上方 42 度。太阳在天空中的位置越高，地平线上方可见的彩虹就越少。