L'arcobaleno è un arco luminoso in cui si può osservare la scomposizione della luce visibile nel suo spettro corrispondente ai colori convenzionali -rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco, violetto-. Esso può essere osservato in direzione opposta a quella del Sole quando nell'aria sono presenti minuscole goccioline d'acqua tenute in sospensione da correnti ascensionali, o cadenti dalle nubi, o in prossimità di cascate, ecc..
L’arcobaleno è una sensazione, creata nel nostro occhio da certi fenomeni ottici che si svolgono all’interno delle gocce d’acqua . L’arcobaleno non è un oggetto, ma un’impressione creata da certi raggi solari deviati in un certo modo dalle gocce di pioggia.
In un certo senso, simile ad un’illusione ottica.
L'aspetto di un arcobaleno è provocato dalla dispersione ottica della luce solare che attraversa le gocce di pioggia. La luce viene prima rifratta quando entra nella superficie della goccia, riflessa sul retro della goccia e ancora rifratta come lascia la goccia.
L'effetto complessivo è che la luce in arrivo viene riflessa in una larga gamma di angoli, con la luce più intensa riflessa con un angolo di 40°–42°. L'angolo è indipendente dalla dimensione della goccia, ma dipende dal suo indice di rifrazione.
La quantità di quale luce viene rifratta dipende dalla sua lunghezza d'onda, e quindi dal suo colore. La luce blu (onde più corte) viene rifratta ad un angolo più grande di quella rossa, ma siccome l'area nel retro di una gocciolina ha un punto focale al suo interno, lo spettro lo attraversa, e così la luce rossa appare più alta nel cielo, formando i colori esterni dell'arcobaleno.
