Jeff Waldstreicher, en meteorolog med NOAA: s nationella vädertjänst, ger detta svar.
solljus som passerar genom regndroppar orsakar regnbågar via en process som kallas refraktion, vilket är böjningen av ljus när den passerar från ett medium till ett annat., Detta är analagous att trycka en kundvagn vid kanten av en parkeringsplats: om hjulen på ena sidan rulla av trottoaren på ett intilliggande område av gräs, vagnen kommer att börja vända mot gräset. Detta beror på att hjulen som rör sig på trottoaren kan rulla snabbare än Hjulen på gräset.
i fallet med en regnbåge, när solljus träffar en regndroppe det rör sig inte så snabbt genom vattnet som det gör genom atmosfären, så det böjer lite. Ljuset vänder sedan igen när det rör sig ut ur regndroppen och tillbaka i luften med sin ursprungliga hastighet., När ljuset träffar regnet i precis rätt vinkel bryts det genom en regndroppe och in i våra ögon, vilket får oss att se en regnbåge.
men hur producerar det” vita ” solljuset en mångfärgad regnbåge? Solljus, eller” vitt ” ljus, består faktiskt av kontinuerliga band av olika färgade ljus-röd, orange, gul, grön, blå, indigo och violett. Varje färg har en annan våglängd eller frekvens, som bryts något annorlunda när den passerar från ett medium till ett annat. Som ett resultat kan vitt ljus delas upp i dess komponentfärger genom att passera genom ett visst medium., Till exempel kan ett prisma också skapa regnbågar eftersom glaset, som regndroppen, böjer de olika ljusfärgerna i något olika vinklar.
längre våglängder böjs i större vinklar, så längre våglängder böjs mindre än kortare våglängder. När solljus träffar en regndroppe böjs de röda ljusvågorna i en vinkel på 42 grader från sin ursprungliga riktning från solen. Kortare Violetta ljusvågor böjs endast i en vinkel på 40 grader. De andra färgade ljusfrekvenserna är böjda i vinklar mellan dessa två., Det är därför vi ser regnbågar som ett kontinuerligt band av färger med rött på toppen och violett på botten.
en typisk regndroppe är också sfärisk och därför är dess effekt på solljus symmetrisk om en föreställd axel som förbinder mitten av droppen och solen. På grund av denna symmetri, så länge som regndroppen ses längs en siktlinje som gör en 40 – till 42-graders vinkel med solens riktning, kommer de olika ljusfärgerna att synas., Således är en regnbåge faktiskt en cirkel centrerad på punkten mitt emot solen från observatören – den så kallade antisolära punkten-med en vinkelradie på 42 grader.
Vi ser faktiskt inte hela cirkeln eftersom jorden kommer i vägen. Ju närmare solen är till horisonten, desto mer av cirkeln ser vi. Precis vid solnedgången skulle vi se en hel halvcirkel av en regnbåge med toppen av bågen 42 grader över horisonten. Ju högre solen är på himlen, desto mindre av en regnbåge är synlig ovanför horisonten.