A forma curva do arco-íris é um fascinante fenômeno óptico e meteorológico que pode ser explicado pela ciência da refração e reflexão da luz. Quando a luz do sol atravessa gotas de água na atmosfera, como as presentes durante uma chuva, essas gotas atuam como prismas. A luz branca do sol é decomposta em várias cores ao entrar nessas gotas, passando por um processo de refração, reflexão interna e, novamente, refração ao sair das gotas.
Cada cor da luz visível tem um comprimento de onda específico, e quando essa luz passa por uma gotícula de água, cada cor é refratada em um ângulo ligeiramente diferente. Isso resulta na separação das cores, criando o espectro do arco-íris que vemos no céu. As cores do arco-íris sempre aparecem na mesma ordem, do vermelho (no exterior) ao violeta (no interior), devido aos seus diferentes índices de refração.
Um ponto importante é que, apesar de ser percebido como um arco, o arco-íris é na verdade um círculo completo. No entanto, a parte inferior deste círculo geralmente é bloqueada pela linha do horizonte, então só vemos um arco. A curvatura do arco-íris se deve à forma como as gotas de água dispersam a luz em um padrão circular centrado no ponto anti-solar, que é o ponto no céu diretamente oposto ao sol.
O observador precisa estar em uma posição específica para ver o arco-íris: entre o sol e a chuva, e o sol não deve estar muito alto no céu. A forma do arco-íris, portanto, é o resultado de uma combinação de fatores ópticos e geométricos envolvendo a luz solar, gotas de água na atmosfera e a posição do observador. É uma verdadeira obra de arte coletiva, formada pela contribuição de inúmeras gotas d’água refletindo a luz solar em um conjunto de ângulos específicos.
