彩虹形成的原因是：阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成色散及反射而形成的。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。其中以40至42度的反射最为强烈，形成常见到的彩虹。

太阳光进入水滴，太阳光在水滴中被分开，形成不同波长的光。这些不同波长的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光小，而蓝光的偏向角度比红光大，所以看到的彩虹颜色都是红色最上面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、紫。

彩虹主要在以下几种情况下出现：

1、彩虹最常在雨后刚转天晴时出现，这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗，而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。

2、瀑布附近，在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，也会出现人工彩虹。

3、月虹，又称晚虹，是一种非常罕见的现象，在月光强烈的晚上可能出现，由于人类视觉在晚间低光线的情况下难以分辨颜色，故此晚虹看起来好像是全白色。

彩虹的明显程度取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮，小水滴体积越小，形成的彩虹就不明显。

而一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。