彩虹是氣象中的一種自然現象、光學現象。當陽光照射到半空中的雨點，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光譜。彩虹七彩顏色，從外至內分別為：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。
彩虹是因為陽光射到空中接近圓型的小水滴，造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內亦以不同的角度反射。因為水對光有色散的作用，不同波長的光的折射率有所不同，藍光的折射角度比紅光大。
該原理，類似於三稜鏡對光的折射和散射作用：
其實只要空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背後以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象。
彩虹最常在下午，雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。
瀑布附近，由於有大量的小水滴，所以也可經常見到彩虹。
瀑布附近產生彩虹
在晴天背對陽光在空中灑水，可人工製造彩虹。
灑水車製造彩虹
空氣裡水滴的大小，決定了彩虹的色彩鮮豔程度和寬窄。空氣中的水滴大，虹就鮮豔，也比較窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比較寬。
我們面對太陽是看不到彩虹的，只有背著太陽才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出現在西方，黃昏的彩虹總在東方出現。
2020年9月20日早晨
廣州小蠻腰驚現雙圓彩虹
廣州南沙大橋雙圓彩虹
平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶爾會在空中或「地下」出現高大樓臺、城廓、樹木等幻景，稱「海市蜃樓」。我國山東蓬萊海面上常出現這種幻景，古人歸因於蛟龍之屬的蜃吐氣而成樓臺城廓，因而得名。
海市蜃樓是一種光學幻景，是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像。
海市蜃樓是光線在鉛直方向密度不同的氣層中，經過折射造成的結果。
根據物理學原理，海市蜃樓是由於不同的空氣層有不同的密度，而光在不同的密度的空氣中又有著不同的折射率。因海面上暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同，對光線折射而產生的。
蜃景不僅能在海上、沙漠中產生，柏油馬路上偶爾也會看到。
柏油馬路因路面顏色深，夏天在灼熱陽光下吸收能力強，同樣會在路面上空形成上層的空氣冷、密度大，而下層空氣熱、密度小的分布特徵，所以也會形成「下蜃」。