Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa. Màu sắc cầu vồng từ ngoài vào trong theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân ra làm cầu vồng bậc một, bậc hai... Trong đó, cầu vồng bậc một là rõ nhất (chỉ có một lần phản xạ) và thường quan sát được.
Tuy nhiên, đôi khi ta còn quan sát thêm được cầu vồng bậc hai mà trật tự màu sắc lại ngược lại (tím ở ngoài, đỏ ở trong) với cầu vồng bậc một và cường độ sáng yếu hơn (do phải phản xạ lần hai trong giọt nước mưa).
Cầu vồng có dạng hình tròn, nhưng ta chỉ quan sát được một cung tròn giới hạn từ đường chân trời. Ở ngoài không gian, ta có thể quan sát cầu vồng hình tròn. Khi quan sát cầu vồng theo thứ tự Mặt trời, người quan sát, tâm cầu vồng nằm trên một đường thẳng (có thể xác định tâm của cầu vồng bằng cách nhìn thẳng bóng của đầu mình trên mặt đất).
Đối với cầu vồng bậc một, mắt người quan sát và cầu vồng tạo thành một hình nón với góc tạo bởi đường sinh (đường thằng nối từ đỉnh tới tâm của đáy hình nón) và cạnh bên bằng khoảng 42 độ. Với cầu vồng bậc hai, góc đó khoảng 53 độ.
42 độ chính là góc lệch tạo bởi phương của tia tới của Mặt trời và tia sáng sau khi khúc xạ và phản xạ một lần trong giọt nước mưa thì tán sắc ra ngoài cho ánh sáng màu đỏ có cường độ lớn nhất, màu tím khoảng 41 độ nên vòng màu tím ở phía trong (cầu vồng bậc một).
53 độ là góc lệch tạo bởi phương của tia tới của Mặt trời và tia sáng sau khi khúc xạ và phản xạ hai lần trong giọt nước mưa thì tán sắc ra ngoài cho ánh sáng màu tím có cường độ lớn nhất, màu đỏ khoảng 51 độ nên vòng màu đỏ ở phía trong (cầu vồng bậc hai).
Điều kiện để có thể quan sát được cầu vồng là: Bầu trời không âm u quá hay trong sáng quá, cũng phải có vài đám mây. Mặt trời phải ở đằng sau ta và mưa ở phía trước ta. Mặt trời càng thấp, cầu vồng càng cao nên quan sát buổi sáng và buổi chiều là lúc tốt nhất.
Khi Mặt trời lên cao, cầu vồng càng thấp và khi cao hơn 42 độ, ta không thể thấy cầu vồng bậc một. Do đó muốn thấy cầu vồng bậc một, ta phải quan sát khi Mặt trời ở độ cao dưới 42 độ. Ngoài ra, muốn có màu sắc rõ ràng thì trận mưa phải đủ lớn.
Cầu vồng là ảnh ảo nên chỉ quan sát được mà không thể hứng được trên màn, khi dịch chuyển vị trí quan sát, cầu vồng có thể biến mất nếu không thỏa mãn những điều kiện trên.
Câu 3: Màu sắc cầu vồng trên màng bong bóng xà phòng, đĩa CD, DVD hay vết dầu loang trên mặt nước đều liên quan đến hiện tượng: