それぞれの雨滴が反射する光のスペクトルは観察者が見る虹と向きが逆になっている。雨滴内部での光の反射は、左図のように、主虹では1回、副虹では2回であり、雨滴に入るときと出るときで各1回屈折を起こす。屈折の角度は色によって少し異なっている。
観察者が見ることができる虹を主虹で説明すると、無数の雨粒のうち、高い角度にある雨粒からは赤に近い光が、低い角度にある雨粒からは紫に近い光が観察者の目に届くため、赤（波長が長く屈折率が小さいので屈折しにくい）が一番外側で紫が内側という構造に見えている。
それぞれの雨粒は多色の光を反射しているが、1つの雨粒からはそのうちの1色のみが観察者の目に届く。たくさんの雨粒から「太陽」?「プリズムとなる水滴」?「観察者」のなす角度によって異なる色の光が見えて初めて虹となる。副虹の場合は色が反対となるが、同じように説明できる。
この角度は主虹、副虹ともに決まっているため、太陽の高度によって見えやすさや虹の大きさが決まる。40?50度よりも低いと、観察者から遠い上空の雨粒を通って虹が見えるため、大きな虹ができる。40?50度よりも高いと、観察者に近い地上付近の雨粒を通って虹が見えるため、虹は小さく見えにくい。
厳密には、虹はプリズムの分光と同じではなく、より複雑な現象である。水滴外の入射光を延長したラインと水滴の中心の距離（粒子衝突における衝突径数に相当。以下"b"を用いる）が異なると、光と水滴表面のなす角度が変わるため、出射光の角度も様々なものとなる。それにも関わらず、ある波長の光が特定の角度で強くなるのは、この散乱角θがbの関数で表したときに極値を持ち、その角度では、単位角度あたりの入射光のbの範囲（つまり逆関数b（θ）の微分）が発散するからである。これを虹散乱（rainbow scattering）といい、光学だけでなく原子物理や核物理での類似の現象も指している。
平たく言えば、水滴を固定して太陽光（入射光）を水平に入れ、入射光の高さを水滴の中心方向（水平）から徐々に上げていくと、太陽光が水滴から出る方向も次第に下向きになる。しかし、入射光がある高さ付近になると、太陽光が水滴から出る方向の変化が小さくなり、今度は逆に上がり始める。この高さ付近から入る太陽光はみなほぼ同じ方向に出て行くことになり、この部分だけ強い光が出て行くことになる。このような仕組みで、「太陽」?「プリズムとなる水滴」?「観察者」のなす角度が特定の角度になったときに虹が見え、色が分かれる。
理論的には、水滴内で太陽光が3回、4回...と多数反射する副虹も発生しうるが、反射回数が増えるほど散乱されて光が弱くなるため、ほとんど観測されない。
白虹・赤虹
雨粒を構成する水滴が大きければ、虹の幅が狭くなり、色は濃くなる。ただし、大きすぎると水滴が空気抵抗の影響で変形して球形にならないため、虹が見えなくなる。反対に水滴が小さければ、虹の幅が広くなり、色が薄くなって全体的に明るくなる。そして水滴が小さすぎると、ミー散乱によって色が分かれなくなり、白く明るい半円が見えるようになる。これを白虹（しろにじ、はっこう）といい、霧や雲を構成する水滴でよく見られるので霧虹や雲虹とも言う。また、このとき朝焼けや夕焼けなどの時間帯で太陽光線が赤みを帯びていると、白虹が赤く見えることがあり、これを赤虹と呼ぶ。
『ウィキペディア（Wikipedia）』引用
虹ってこのように出来るんですね、本当にびっくりです。
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