De regenboog is het bekendste optisch verschijnsel, en ontstaat uitsluitend bij een laagstaande zon. Bovendien is er nog een factor vereist om de regenboog te laten verschijnen, en dat is de aanwezigheid van regenwolken recht tegenover de zon. Wanneer het zonlicht van de laagstaande zon de vallende regendruppels beschijnt, wordt de zonnestraal gebroken in de regendruppel en wordt de lichtstraal van richting verandert.
Deze regendruppel wordt bij het buitengaan van de regendruppel een tweede maal gebroken en doet dit onder een hoek van 138°, wat verklaart waarom de straal van een regenboog steeds 42° bedraagt. De hoek waaronder de lichtstraal weer naar buiten gaat is afhankelijk van de dichtheid van het medium waarin de zonnestraal zich voortbeweegt (in dit geval water). Zoals eerder in deze paragraaf werd vermeld, staat het middelpunt van de regenboog altijd juist tegenover de zon. Dit heeft als gevolg dat hoe lager de zon aan de hemel staat, hoe meer er van de regenboog te zien valt. Het middelpunt van de regenboog ligt dan immers hoger aan de hemel.
Bijregenboog
Soms is er naast de primaire regenboog ook de bijregenboog of secundaire regenboog te zien. Deze is zeer vaak vager dan de primaire regenboog en bovendien is de kleurenvolgorde van deze regenboog net omgekeerd. De bijregenboog is vager dan de primaire regenboog omdat er een tweede breking van licht in de regendruppel zelf plaatsvindt, waardoor licht verloren gaat en bijgevolg de regenboog vager wordt. Zo staat bij de bijregenboog de kleur rood langs de binnenkant en de kleur violet naar de buitenkant. Doordat de bijregenboog vager is, is deze meestal alleen richting horizon te zien, en niet boven de primaire regenboog. Als de atmosferische condities perfect zijn, kan er soms ook nog een derde regenboog, de tertiaire regenboog, te zien zijn. Deze is nog vager dan de primaire en secundaire regenboog en bovendien staat de kleurenvolgorde weer zoals bij de primaire regenboog.
Waarneming van de regenboog
Zoals eerder in de tekst vermeld, ontstaat een regenboog uitsluitend bij een laagstaande zon. Je zal dus nooit 's middags een regenboog zien. Het middelpunt van de zon staat dan immers onder de horizon. Maar wanneer deze zon té laag staat aan de hemel, kan het zijn dat van de regenboog alleen nog het rode deel van het spectrum tevoorschijn gezien kan worden. Ook moet men uitsluitend kijken bij wisselvallig weer, waar regen en zon elkaar snel opvolgen.
