彩虹的形成是由于空气中的小水滴把阳光经过折射形成的。

当光经一次折射和一次反射后形成的是一个正彩虹。

有时，光会形成两次折射和一次反射后也会形成彩虹，不过这个彩虹是反的。

在特殊情况下，也会两种彩虹同时出现，这就是双彩虹。

两条彩虹同时出现，在平常的彩虹外边出现同心，但较暗的副虹(又称霓)。

副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。

当阳光经过水滴时，它会被折射、反射后再折射出来。

在水滴内经过一次反射的光缐，便形成我们常见的彩虹（主虹）。

若光线在水滴内进行了两次反射，便会产生第二道彩虹（霓）。

霓的颜色排列次序跟主虹是相反的。

由于每次反射均会损失一些光能量，因此霓的光亮度亦较弱。

两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。

因为有两次的反射，副虹的颜色次序跟主虹反转，外侧为蓝色，内侧为红色。

副虹其实一定跟随主虹存在，只是因为它的光线强度较低，所以有时不被肉眼察觉而已。

苏格兰上空的双重彩虹1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。

笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。

他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成，而副虹则是两次反射造成。

他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。

后来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹的形成的光学原理全部被发现。