簡介
虹和霓雨後初霽我們常常會看見天上出現美麗的七色彩虹，那么它是怎樣形成的呢？因為夏天雨後天空中漂浮著很多的水汽和小水滴，當太陽光以一定角度穿過雲層中及空氣中的小水滴時，將產生比較複雜的反射與折射而造成的一種色散現象。
虹的形成
夏日傍晚雨後的天空中常常懸浮有大量的微小水珠，在傍晚差不多水平射向東方的太陽光射到這些微小的水珠內經過一次反射後，再從水珠內折射出來並斜向下方射到人們的眼睛裡，光路如圖4中示（一束平行的太陽光沿圖中方向射入空中的一小水滴時，由於折射而進入到水滴中且同時發生色散，然後經過一次反射再從水滴射出，由於紅光在水珠中的折射率最小使其出射光線與入射光線成 ，而紫光在水珠中的折射率最大使其折射光線與入射光線成 ，即得到圖中單色光的分布情況）；人眼按直線追溯射入眼中的光線射來的方向看到偏折較小的紅光出現在“虹”的最外側，而折射率最大的紫光出現在“虹”的內側；而且太陽光經過水滴後主要發生一次反射，故人們將“虹”又稱為主虹。
霓的形成
當一束太陽光射入一小水滴發生折射（色散）而在水滴內發生兩次反射時，其在水珠中的傳播如圖示，折射率小的紅光的出射光線方向與入射方向成 ，折射率大的紫光的出射方向與入射方向成 ，人眼根據視覺的直線特性而將觀察到射出水滴後的光線在空中形成外側成紫色而內側成紅色的彩色分布。由於太陽光經過水滴後發生兩次反射的情況較發生一次反射的光能量損失很多，因而“霓”的亮度比“虹”的亮度暗得多，故又將其稱作副虹，而且副虹位於主虹之上，副虹下面才是主虹。主虹中顏色的分布為外紅內紫，副虹的顏色分布為外紫內紅；人們通常觀察到天空中的彩虹主要是主虹而副虹因為太暗一般不容易被人們觀察到。太陽光在水珠內經過三次、四次反射也可以形成彩帶而被稱為第三虹、第四虹等，但它們的色彩更暗淡，故一般很難看得到。
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象，彩虹看起來的所在位置，會隨著觀察者而改變。當觀察者看到彩虹時，它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央，其實是被水滴反射，放大了的太陽影像。所以彩虹以內的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向，虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當太陽在空中高於42度時，彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚么彩虹很少在中午出現的原因。
彩虹由一端至另一端，橫跨84°。以一般的35mm照相機，需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機上，會看見彩虹會是完整的圓形而不是拱形，而圓形彩虹的正中心則是飛機行進的方向。
虹霓的形狀和顏色在物理上得到了解釋，但它們還隱藏了人的肉眼看不見的秘密，這就是虹霓的偏振現象。如果用偏振片或尼科耳作為檢偏器觀察虹霓，會發現當檢偏器轉到一定的方向時，虹霓的一部分便隱去了，這證明虹霓是部分偏振光，經計算還可發現虹霓的偏振度很高，近乎是線偏振光。
虹霓小史
我國早在殷代甲骨文里就有了虹的記載，當時把虹字形象地寫成“＝”。到了唐代，對虹有了比較科學的解釋。唐初孔穎達（574一648）在《禮記註疏•月令》中寫道：“若雲薄漏日，日照雨漏則虹生。”這裡已粗略地揭示了虹的成因。在歐洲，英國科學家羅吉爾•培根（1214～1292）最早指出虹霓是由太陽光照射空中的雨滴，發生反射和折射現象而形成的。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗，得出水對光的折射指數，用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顏色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後，關於彩虹的形成的光學原理全部被發現。神話及宗教
彩虹升起的地方在中國神話中，女媧煉五色石補天，終止了一場從天的缺口降下來的大洪水。在《聖經•創世記》9:13里，上帝在大洪水過後，以彩虹跟諾亞及其子孫立約，再也不降如此大的洪水來毀滅世界了。
在希臘神話中，彩虹是由信使Iris所鋪設連線天地的道路。
在愛爾蘭神話中，彩虹升起的地方是藏有黃金等寶藏的地方。
