Regnbågar är ett slående och vackert meteorologiskt fenomen som orsakas av ljusets brytning. För att regnbågar ska bildas måste solen vara nära horisonten och det måste finnas en kraftig dimma, dimma eller regn mitt emot solen. En observatör som stod mellan solen och regnbågen skulle se en 180 graders båge av färger som går genom det synliga spektrumet från rött till violett. I vissa fall, om förhållandena är rätt, kommer dubbla regnbågar att bildas, med en blek regnbåge i omvända färger ovanför den primära regnbågen, och i andra fall har en helt cirkulär regnbåge observerats, vanligtvis inifrån ett flygplan som flyger över jorden.
Även om regnbågar har observerats, skrivits om och avbildats i konsten i århundraden, förstod man inte deras orsak förrän fysiken började utforska ljusets egenskaper. I huvudsak är orsaken till en regnbåge reflektionen av solljus genom enskilda vattendroppar. Ljus kommer in i vattnet och reflekteras från den motsatta sidan av vattendroppen och studsar tillbaka genom ingångspunkten. Eftersom ljusets vinkel eller brytning ändras när det studsar tillbaka, filtrerar det ljuset i olika färger, som ordnar sig med rött upptill och violett längst ner eftersom rött är den längsta våglängden och violett är den kortaste.
När dubbla regnbågar bildas bryts ljuset två gånger, vilket gör att en svagare regnbåge speglar sig ovanför den primära. Potentiellt kan en trippel regnbåge också bildas, även om det är utomordentligt sällsynt. Så fort vattnet försvinner tillräckligt eller solen rör på sig försvinner regnbågen, eftersom förhållandena inte längre är optimala för ljusets brytning genom dropparna. Det är också möjligt för en månbåge att bildas, men eftersom människor har svårt att urskilja färg i mörker, visas den vanligtvis i nyanser av vitt och grått.
Människor som söker regnbågar bör gå ut när solen är nära horisonten och det har regnat kraftigt, eller det är en aktiv storm. Om betraktaren vänder ryggen mot solen och tittar i den riktning som är omedelbart mitt emot solen, kan han eller hon se regnbågar om förhållandena är de rätta, med bågens spets placerad mitt emot solen. I vissa fall är ljusförhållanden rätt för regnbågar att bildas i närheten av en observatör: annars kommer regnbågen att fortsätta se ut som om den rör sig bort från förföljaren tills den slutligen försvinner helt, eftersom observatören faktiskt har passerat genom den .