傳說
在阿拉伯人的傳說裡，虹是光明神哥沙赫的弓。當哥沙赫休息的時候，就把自己的弓――虹，挂在雲端。多少年來，人們欣賞虹，流傳着虹的神話，同時也努力揭開虹的秘密。中國早在北宋時候，對天空中的虹就有了科學的解釋。當時的沈括在《夢溪筆談》中引用孫彥紅的話說：“虹，日中水影也。日照雨，則有之。”在中國，虹可以認為是雙頭蛇、龍，同時白虹經天等天象被認為是不吉的征兆。
傳說，虹為一種首尾生口的怪獸，喜出沒于瀑布處飲水，若遇見男子便會變幻為女性引誘以吃掉。所以，虹字在中國民間傳說中又是一種雙頭的怪獸。（詳見：《白魚解字》——流沙河）
成因
虹就是太陽光照射到雨滴上發生色散形成的。雨剛過後，天空中懸浮着很多小水滴，當太陽光進入水滴就像進入三棱鏡那樣發生色散。虹就是太陽光通過水滴進行兩次折射和一次反射反射形成的。
當光線(通常是陽光)穿過懸挂在大氣中的水滴時，彩虹就形成了。光波穿過水滴時會改變方向，産生兩個過程：反射和折射。當光線反射到水滴上時，它就會從水滴的發源地向相反的方向反射回來。當光線折射時，它會走一個不同的方向。
彩虹的形成是因為白光進入水滴，在水滴中向幾個不同的方向彎曲。當這些彎曲的光波到達水滴的另一邊時，它們會反射回液滴，而不是完全穿過水。由于白光在水中是分開的，折射光在人眼看來是不同的顔色。
費馬指出：光在指定的兩點間傳播，實際的光程總是一個極值，也就是說，光沿光程為最小值，最大值或恒定值的路程傳播。這是幾何光學中一個最普遍的原理，稱為費馬原理，其數學表達式如下：
∫nds=極值（極小值，極大值或恒定）
在一般情況下，實際光程大多取極小值，如光在平面分界上的反射和折射，在其他情況下也大多如此，費馬本人最初提出也是最短光程。但若反射面是旋轉曲面，實際的光程可能是極大值或恒定值。根據兩點間直線最短這一幾何公理，從費馬原理可以直接推出光在均勻介質（或真空）中沿直線傳播。
虹是通過雨滴反射和折射形成的，雨滴是不斷下落的，而看到的虹的位置是固定不變的。原來，雨滴是在不斷下落的一個雨滴下落後，又有新的雨滴落到原來的位置，産生同樣的色彩。由于人眼的視覺暫留，當前一個雨滴色彩印象還沒有消失時，補充到這個位置上新的雨滴色彩又進入了人的眼睛，于是人就看到了連續不斷的虹。
入射到雨滴上的太陽光會在許多方向上射出，如果七種顔色的光線轉過的最大夾角都相同，那麼它們的強度都一樣，則混合在一起恢複為白光。如果一種顔色的光在不同的角度射出的光強都一樣，七種顔色的光混合在一起恢複為白光。隻有在最大夾角附近的出射的光線相對最明亮，不同顔色的光的最大夾角不同，當它們同時進入人的眼睛，人們才能看到美麗的彩虹。因為光線轉過的最大角度是鈍角，所以觀察者必須位于太陽和雨滴之間才能看到彩虹。
虹的色彩和寬度與雨滴大小有關。雨滴愈大，虹帶愈狹窄，色彩愈鮮明；反之，雨滴愈小，虹帶愈寬，色彩愈暗淡。雨滴過小，則不可能出現虹。又因為虹是“日照雨”時形成，它總是出現在太陽的對面，所以朝虹見于西方，暮虹見于東方。
區别
有時在虹的外側還能看到第二道虹，光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫内紅。稱為副虹或霓。霓和虹的不同點僅僅在于光線在雨點内産生二次内反射，因此光線通過雨滴後射到眼簾時，光弧色帶就與虹正好相反。
