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只要有空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背后以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象.彩虹常在下午,雨后剛轉天晴時出現.這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨云而較暗.而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到.另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近.在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧,亦可以人工制造彩虹.
彩虹的形成還需要特定的氣象條件：陽光、空氣中的小水滴以及適當的觀察者角度。通常，在雨后初晴的下午，天空一邊仍有雨云而較暗，另一邊則陽光普照，這時彩虹便容易被觀察到。
彩虹的形成主要依賴于光的折射、反射和色散。太陽光是由多種顏色的光線組成的，當陽光穿過空氣中的水滴時，會發生以下幾個步驟：
光的折射：當陽光進入水滴時，由于水的折射率與空氣不同，光線會發生折射，改變其傳播方向。這個過程使得光線在水滴內部的路徑發生了彎曲。
光的反射：光線在水滴內部遇到水滴的后面時，會發生反射。大部分光線會反射回水滴內部，形成一個完整的光路。
光的色散：不同顏色的光在水中的折射率不同，因此它們在水滴內部的折射角度也不同。這就導致了光線的分散，形成了彩虹的多種顏色。
光的再次折射：當光線從水滴的另一面射出時，它又會經歷一次折射，進一步增強了色彩的分離效果。
