Jeff Waldstreicher, meteorolog s národní meteorologickou službou NOAA, poskytuje tuto odpověď.
sluneční světlo procházející dešťovými kapkami způsobuje duhy procesem zvaným refrakce, což je ohýbání světla, když prochází z jednoho média do druhého., Tohle je analogický se tlačí nákupní vozík na okraji parkoviště: v případě, že kola na jedné straně sjet z chodníku na přilehlé oblasti trávy, vozík se začne otáčet směrem k trávě. Je to proto, že kola pohybující se na chodníku se mohou pohybovat rychleji než kola na trávě.
v případě duhy, když sluneční světlo zasáhne dešťovou kapku, nepohybuje se tak rychle vodou jako v atmosféře, takže se trochu ohýbá. Světlo se pak opět otočí, když se pohybuje z dešťové kapky a zpět do vzduchu původní rychlostí., Když světlo zasáhne déšť v pravém úhlu, je lomeno dešťovou kapkou a do našich očí, což způsobuje, že vidíme duhu.
ale jak“ bílé “ sluneční světlo vytváří vícebarevnou duhu? Sluneční světlo nebo „bílé“ světlo je ve skutečnosti tvořeno spojitými pásy různého barevného světla-červené, oranžové, žluté, zelené, modré, indigové a fialové. Každá barva má jinou vlnovou délku nebo frekvenci, která se při přechodu z jednoho média na druhé mírně liší. Výsledkem je, že bílé světlo může být rozděleno do jeho komponentních barev tím, že prochází určitým médiem., Například hranol může také vytvářet duhy, protože sklo, stejně jako dešťová kapka, ohýbá různé barvy světla v mírně odlišných úhlech.
delší vlnové délky jsou ohnuty ve větších úhlech, takže delší vlnové délky jsou ohnuty méně než kratší vlnové délky. Když sluneční světlo zasáhne dešťovou kapku, vlny červeného světla se ohýbají pod úhlem 42 stupňů od původního směru od slunce. Kratší fialové světelné vlny jsou ohnuty pouze pod úhlem 40 stupňů. Ostatní barevné světelné frekvence jsou ohnuty v úhlech mezi těmito dvěma., To je důvod, proč vidíme duhy jako souvislý pruh barev s červenou nahoře a fialovou na dně.
typická dešťová kapka je také sférická, a proto je její účinek na sluneční světlo symetrický kolem představované osy spojující střed kapky a slunce. Díky této symetrii, tak dlouho, dokud kapka je viděn podél linie pohledu, které je 40 – až 42-stupňový úhel se směrem slunce, různé barvy světla budou viditelné., Duha je tedy vlastně kruh soustředěný na bod přímo naproti slunci od pozorovatele-tzv. antisolární bod-s úhlovým poloměrem 42 stupňů.
ve skutečnosti nevidíme celý kruh, protože země se dostane do cesty. Čím blíže je Slunce k obzoru, tím více kruhu vidíme. Hned při západu slunce jsme viděli plný půlkruh duhy s vrcholem oblouku 42 stupňů nad obzorem. Čím vyšší je slunce na obloze, tím méně duhy je vidět nad obzorem.