O arco-íris é um fenômeno meteorológico impressionante e bonito causado pela refração da luz. Para que o arco-íris se forme, o sol deve estar próximo do horizonte e deve haver uma forte neblina, névoa ou chuva em frente ao sol. Um observador parado entre o sol e o arco-íris veria um arco de cores de 180 graus que percorre o espectro visível do vermelho ao violeta. Em alguns casos, se as condições forem adequadas, formar-se-ão arco-íris duplos, com um arco-íris pálido em cores invertidas acima do arco-íris primário e, em outros casos, um arco-íris totalmente circular foi observado, geralmente de dentro de uma aeronave voando sobre a Terra.
Embora o arco-íris tenha sido observado, escrito e retratado na arte há séculos, sua causa não foi compreendida até a física começar a explorar as propriedades da luz. Essencialmente, a causa de um arco-íris é o reflexo da luz solar através de gotas individuais de água. A luz entra na água e reflete do lado oposto da gota d’água, retornando através do ponto de entrada. Como o ângulo ou refração da luz muda à medida que volta, ela filtra a luz em cores diferentes, que se organizam com vermelho na parte superior e violeta na parte inferior, porque vermelho é o comprimento de onda mais longo e violeta é o menor.
Quando o arco-íris duplo se forma, a luz é refratada duas vezes, fazendo com que um arco-íris mais fraco se espelhe acima do principal. Potencialmente, um arco-íris triplo também pode se formar, embora seja extraordinariamente raro. Assim que a água se dissipa o suficiente ou o sol se move, o arco-íris desaparece, porque as condições não são mais ideais para a refração da luz através das gotas. Também é possível que um arco lunar se forme, embora, como os humanos tenham dificuldade em distinguir cores no escuro, ele geralmente apareça em tons de branco e cinza.
As pessoas que procuram arco-íris devem sair quando o sol estiver próximo do horizonte e houver uma chuva forte ou uma tempestade ativa. Se o observador virar as costas para o sol e olhar na direção imediatamente oposta ao sol, ele poderá ver arco-íris se as condições forem adequadas, com o ápice do arco localizado diretamente em frente ao sol. Em alguns casos, as condições de luz são adequadas para que os arco-íris se formem nas proximidades de um observador: caso contrário, o arco-íris continuará a parecer que está se afastando do perseguidor até que finalmente desapareça completamente, porque o observador realmente passou por ele .