A szivárvány olyan optikai jelenség, melyet az eső– vagy páracseppek okoznak, mikor a fény prizmaszerűen megtörik rajtuk, és spektrumára bomlik. Az ív külső része vörös, míg a belső ibolya. Előfordul az ún. dupla szivárvány is, amelynél egy másik, halványabb ív is látható, fordított színekkel.
Előfordul, hogy a szivárvány ív formája is megváltozik, repülőgépből nézve körnek látszódik, vagy ún. tűzszivárványt is létrehozhat, amennyiben a fény jégkristályokon törik meg, megfelelő körülmények között.
A szivárvány akkor alakul ki, ha a levegőben lévő vízcseppeket a napfény alacsony szögből éri. Akkor a leglátványosabb a jelenség, ha az égbolt felét még felhők borítják, a szemlélő pedig a napnak háttal áll. Így a kialakuló szivárvány élesen elválik a mögötte lévő sötétebb háttértől.
Gyakran látható szivárvány vízesés vagy szökőkút mellett is. A kertben is létrejöhet, mikor porlasztott vízcseppekkel öntöz valaki napos időben. Ritkán látható az ún. fehér szivárvány, amit holdfényes estéken lehet látni. Mivel az emberi szem gyengén érzékeli a színeket halvány fénynél, a szivárvány fehérnek hat. Megfelelő technikával készített fényképen azonban előtűnnek a szivárvány színei.
A szivárvány színeit a fehér fény szétszóródása okozza, amint az áthalad az esőcseppeken. A fény először az esőcsepp felületén törik meg, az esőcsepp túloldalán visszaverődik, majd kilépéskor ismét törést szenved. Ezt azt eredményezi, hogy igen változatos szögben léphet ki a fény, a legerősebb 40-42° körül távozik. A szög független a csepp méretétől, számít viszont a víz törésmutatója. A tengervíznek magasabb a törésmutatója (erősebben törik meg benne a fény) mint az esővíznek, így a tenger fölött kialakuló szivárványnak kisebb a sugara, mint a szárazföld fölöttinek. Ez a különbség szabad szemmel is látható.
A törés mértéke függ a fény hullámhosszától, ami a színekért is felelős. A kék fény (aminek kicsi a hullámhossza) nagyobb szögben törik meg, mint a vörös (ami a legnagyobb hullámhosszú látható fény), és mivel a csöpp hátuljában található a fókuszpont, ezért a vörös lesz az ív külső szélén, a kék a belsőn (lásd az ábrán). A közhiedelemmel ellentétben a fény a csöpp hátulján nem szenved el teljes visszatükröződést, a fény egy része kilép. Azonban ez a fény nem képez egy másik szivárványt a szemlélő és a Nap között, mivel az ott távozó fény közel sem olyan erős, mint a látható szivárvány, így az ott kilépő színkép inkább újra fehér fénnyé áll össze, ahelyett hogy szivárványt alkotna.
