Vemos el arco iris porque las innumerables gotas de agua actúan como diminutos prismas y espejos. Cuando un rayo de luz entra en cada gota, se refracta y se descompone en todos los colores del espectro; luego se refleja en la superficie posterior de la gota y llega hasta nuestros ojos. Como la luz de cada color se refracta según un ángulo ligeramente distinto, vemos bandas bien definidas, desde el violeta al rojo, pasando por el verde y el amarillo. La luz nos llega siguiendo los ángulos de refracción desde innumerables gotas esparcidas por el cielo, y vemos el arco iris como una curva continua.
Es cierto que la luz viaja en línea recta, pero al pasar a través del agua se refracta; es decir, cambia de dirección. El arco iris es curvo porque los rayos solares entran en cada gota de lluvia, se reflejan en su superficie interior y luego se dirigen a los ojos del observador en un ángulo de 42 grados con respecto a la dirección del sol. Este ángulo hace que los rayos se dispongan en forma circular, sólo que nada más alcanzamos a ver un semicírculo porque el suelo oculta la mitad inferior.