陽光從水滴較上側的位置入射，發生一次折射後在水滴內反射，又從水滴折射回空氣中，共發生一次反射兩次折射，折射的過程發生色散，所以進入人眼時可以看到各種顏色的色光。必須背對太陽才能觀察到虹。形成虹與霓時，光線進入水珠的位置不同，所以平常看到的虹與霓其實來自不同顆水珠。
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