核心概念：太陽光其實是彩色的
首先，我們要記得一個關鍵：我們平常看到的白色太陽光，其實是由 紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫 等各種顏色的光混合而成的。
魔術師：空中的小水滴
彩虹出現的舞台，就是雨後天空中無數飄浮的「小水滴」。這些小水滴就像一顆顆透明的迷你三稜鏡。當白色的太陽光射進這些小水滴時，會發生兩件重要的事：
- 折射：光線從空氣進入水中時，會像拐彎一樣產生偏折，這種現象叫「折射」。不同顏
色的光，偏折的角度不一樣（ 紫光偏折最厲害，紅光最輕微 ）。 - 反射：光線在水滴的內壁會像撞到鏡子一樣反彈。
虹和霓的差別，就在於光線在水滴內「反射的次數」不同！
一、 「虹」的成因（主彩虹）
- 光路： 1 次反射
- 太陽光從水滴的上方射入。
- 光線在水滴內部發生一次反射後，再從水滴下方折射出來。
- 顏色排列：外紅內紫
- 因為紅光偏折角度小，所以它位於彩虹的最外圈。
- 紫光偏折角度大，所以它位於彩虹的最內圈。
- 其他顏色依序排列在中間。
簡單記：虹是「一次反射」，顏色是「紅在外、紫在內」。
二、 「霓」的成因（副彩虹）
- 光路： 2 次反射
- 太陽光從水滴的下方射入。
- 光線在水滴內部發生了兩次反射後，再從水滴下方折射出來（注意：進光和出光都在水滴下方）。
- 顏色排列：外紫內紅（與虹相反！）
- 因為多了一次反射，光的路徑相當於被「翻轉」了過來。
- 所以當光線最後折射出來時，順序剛好和虹相反，變成紫光在外圈，紅光在內圈。
簡單記：霓是「兩次反射」，顏色是「虹的相反」，也就是「紫在外、紅在內」。
為什麼霓比較暗、比較少見？
因為光線每在水滴內多反射一次，就會損失一部分能量（亮度）。經過兩次反射的霓，亮度自然比只經過一次反射的虹要暗許多，所以常常不容易被注意到，或者只有在條件很好時才看得清楚。
總結一下：
這張圖解釋了當光線從左邊向右邊射過來，經過空氣中的水珠之後，二次折射的虹會與地面的觀測者形成 40 ~ 42 度的仰角關係，而三次折射的霓會與地面的觀測者形成 51 ~ 54 度的仰角關係。
這個仰角關係解釋了陽光角度、空氣中的水分分佈位置與觀測者位置的關係，如下圖，當陽光從觀測者的後方以水平入射的方式，進入觀測者前方仰角 40 ～ 42 度或是 51 ～ 54 度的空域時，如果那些關鍵區域恰巧有豐富的凝結水珠（水氣），那麼觀測者就能看到虹與霓。 ( Lyceum大大的解說 )
下次雨後天晴時，如果運氣好看到雙彩虹，不妨仔細觀察一下，外面那一道淡淡的彩虹，顏色是不是真的跟裡面那道相反呢！這就是光線在水滴中玩的小魔術。
