虹の配色が常に外側から「赤→紫」になる理由は、太陽光の性質と空気中にある水滴の光学的作用によって説明されます。
太陽から降り注ぐ光（白色光）は、一見すると無色透明に見えますが、実際には異なる波長を持つ無数の光が混ざり合っています。雨上がりの大気中に浮遊する無数の水滴（雨粒）に太陽光が差し込むと、光は水滴の境界面で「屈折 → 反射 → 再屈折」という3段階のプロセスを経て私たちの目に届きます。
このとき、光の色の順番を決定づけるのが「光の波長（nm＝ナノメートル）」と「屈折率」の関係です。
- 赤色の光：波長が約700nm前後と非常に長く、水滴に入ったときに「曲がりにくい（屈折率が小さい）」特性を持ちます。太陽光の入射方向に対して約42度の角度で反射・屈折して目に届くため、観測者から見て最も高い位置（外側）に見えます。
- 紫色の光：波長が約400nm前後と短く、水滴に入ったときに「曲がりやすい（屈折率が大きい）」特性を持ちます。太陽光に対して約40度の角度で目に届くため、観測者から見て最も低い位置（内側）に見えます。
中間に位置する橙、黄、緑、青、藍は、それぞれの波長に応じた屈折角度（40度から42度の間）で順序よく並ぶため、空に規則正しいグラデーションの帯が描き出されるのです。
