무지개는 햇빛이 공중으로 비치기 때문에 비가 와서 원형에 가까운 작은 물방울이 생겨 분산과 반사가 이루어지기 때문이다. 햇빛이 물방울에 들어오면 동시에 다른 각도로 입사하고, 물방울 안에서도 다른 각도로 굴절한다. 그중 40 도에서 42 도의 반사가 가장 강렬하여 우리가 본 무지개를 형성한다. 이런 반사가 형성되면 햇빛이 물방울로 들어가 먼저 한 번 굴절한 다음 물방울의 뒤에서 반사하고 마지막으로 물방울을 떠날 때 다시 굴절한다. 물은 빛에 색이 산란되는 작용을 하기 때문에 파장에 따라 빛의 굴절률이 다르며, 파란 빛의 굴절 각도는 붉은 빛보다 크다. 빛이 물방울 안에서 반사되기 때문에 관찰자가 보는 스펙트럼은 거꾸로, 붉은 빛은 맨 위에 있고, 다른 색은 맨 아래에 있으며, 그 다음은 빨간색 (빨간색)-오렌지-노란색-녹색-녹색-파란색-보라색: 아래입니다.

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