Lorsque la lumière du soleil frappe une gouttelette d’eau, elle subit une réfraction, c’est-à-dire une déviation de la lumière lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre. Les rayons lumineux entrant dans la gouttelette d’eau sont courbés vers le centre de la gouttelette, puis à nouveau courbés lorsqu’ils sortent de la gouttelette. Cette courbure de la lumière provoque la séparation des différentes couleurs de la lumière du soleil, la lumière rouge étant la moins courbée et la lumière violette la plus courbée.
Lorsque les rayons lumineux courbés sortent de la gouttelette d’eau, ils sont réfléchis sur la surface arrière de la gouttelette, puis réfractés à nouveau lorsqu’ils sortent de la gouttelette. Cette double réfraction provoque la séparation des rayons lumineux en un arc de cercle, ce que nous voyons comme un arc-en-ciel.
L'angle du soleil, l'angle des gouttelettes d'eau et l'angle de l'œil de l'observateur déterminent tous la taille et la position de l'arc-en-ciel. Le type d’arc-en-ciel le plus courant est l’arc-en-ciel primaire, qui est l’arc de cercle généralement observé dans le ciel. Cependant, il existe également un arc-en-ciel secondaire, qui est un arc plus pâle qui apparaît au-dessus de l'arc-en-ciel primaire. L'arc-en-ciel secondaire est provoqué par une seconde réflexion des rayons lumineux sur la surface arrière de la gouttelette d'eau.
Les arcs-en-ciel sont un spectacle magnifique et fascinant, et ils rappellent la beauté et la complexité du monde naturel.
