形成原因
彩虹的形成是由于空氣中的小水滴把陽光經過折射形成的。當光經一次折射和一次反射後形成的是一個正彩虹。有時，光會形成兩次折射和一次反射後也會形成彩虹，不過這個彩虹是反的。在特殊情況下，也會兩種彩虹同時出現，這就是雙重彩虹。
兩條彩虹同時出現，在平常的彩虹外邊出現同心，但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。當陽光經過水滴時，它會被折射、反射後再折射出來。在水滴内經過一次反射的光缐，便形成我們常見的彩虹(主虹)。若光線在水滴内進行了兩次反射，便會産生第二道彩虹(霓)。
霓的顔色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均會損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因為有兩次的反射，副虹的顔色次序跟主虹反轉，外側為藍色，内側為紅色。
副虹其實一定跟随主虹存在，隻是因為它的光線強度較低，所以有時不被肉眼察覺而已。
主要原理
1307年時歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗，得出水對光的折射指數，用數學證明彩虹的主虹是水點内的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準确計算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顔色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後，關于彩虹的形成的光學原理全部被發現。
