Sau cơn mưa mùa hè mây đen tan hết, Mặt Trời hiện ra và trên bầu trời thường xuất hiện cầu vồng.
Trung Quốc từ thời Bắc Tống đã có cách giải thích khoa học về cầu vồng. Hồi đó Thẩm Khoát trong “Mộng Khê bút đàm” đã trích dẫn lời nói của ông Tô Nhan Quang: “Cầu vồng” là ánh mưa trong ánh nắng Mặt Trời. Mặt Trời chiếu vào mưa sẽ có “cầu vồng” là do ánh nắng chiếu vào các giọt nước trong không khí sẽ phát sinh phản xạ và chiết xạ mà gây nên.
Như ta đã biết, khi ánh sáng chiếu qua lăng kính, hướng chiếu của nó lệch đi, hơn nữa dải ánh sáng bắt đầu phân thành các dãy có màu sắc khác nhau từ đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Khi trời mưa hoặc sau cơn mưa, trong không khí có vô số hạt nước li ti làm lệch hướng chiếu của ánh nắng. Khi ánh nắng đi qua các giọt nước, không những thay đổi hướng chiếu mà còn bị phân tích thành các ánh sáng màu: đỏ, da cam, lục, lam, chàm, tím. Nếu góc chiếu thích hợp sẽ hình thành cầu vồng như ta nhìn thấy.
Độ lớn nhỏ của các giọt nước trong không khí quyết định mức độ tươi đẹp của cầu vồng. Giọt nước càng lớn cầu vồng càng rực rỡ, giọt nước càng nhỏ, như sương mù thì cầu vồng càng nhạt, thậm chí cầu vồng màu trắng.
Theo đo đạc, độ rộng bình quân của cầu vồng khoảng gấp năm lần bán kính của Mặt Trời khi ta nhìn từ Trái Đất.
Trong bầu trời không chỉ xuất hiện một cầu vồng mà có lúc đồng thời xuất hiện hai, ba, thậm chí năm cầu vồng, chẳng qua các trường hợp này ít gặp mà thôi. Nếu trong điều kiện nhân tạo, dùng ánh sáng trắng chiếu vào vòi phun nước rất mịn, thậm chí có thể nhìn thấy 17 cầu vồng. Nguyên nhân sản sinh nhiều cầu vồng tương tự đều là ánh sáng Mặt Trời phát sinh phản xạ và chiết xạ qua giọt nước mà thành, nhưng đường đi của ánh sáng phức tạp hơn mà thôi.
Vậy vì sao sau cơn mưa mùa hè thường có cầu vồng còn mùa đông lại không có?
Vì mùa hè thường mưa trận hoặc mưa giông. Phạm vi những cơn mưa này không lớn, thường vùng này mưa, vùng kia nắng, trên bầu trời vẫn có ánh nắng mạnh. Có lúc sau cơn mưa trên bầu trời còn trôi nổi hạt nước. Khi Mặt Trời chiếu qua những giọt nước này qua tác dụng phản xạ và chiết xạ, cầu vồng sẽ xuất hiện.
Mùa đông khí trời rất lạnh, không khí khô ráo, mưa ít, mưa giông càng hiếm, đa số là mưa dầm hoặc rơi tuyết, vì vậy không thể hình thành cầu vồng. Nhưng cũng có trường hợp trong không trung nếu gặp điều kiện thích hợp vẫn xuất hiện cầu vồng, tuy rất hiếm hoi.
Tục ngữ nói “cầu vồng phía tây trời nắng, cầu vồng phía đông trời mưa”. Căn cứ vào phương xuất hiện cầu vồng, ta có thể dự đoán được thời tiết mấy ngày sau.
Cầu vồng phía đông chứng tỏ bầu trời phía đông chúng ta đang có mưa. Trái Đất chuyển động theo quy luật từ tây sang đông. Cho nên bầu trời phía đông ngày càng đến gần ta. Nếu phía tây có cầu vồng chứng tỏ bầu trời phía tây của chúng ta đang có mưa. Cùng với sự chuyển động của Trái Đất, mưa sẽ dần dần đi qua vùng chúng ta. Do đó khi cầu vồng ở phía đông thì vùng ta dễ bị mưa, khi cầu vồng xuất hiện ở phía tây vùng ta ít có khả năng bị mưa.