Ein Regenbogen ist eine optische Naturerscheinung, die auftritt, wenn Sonnenlicht von der hinter dem Beobachter stehenden Sonne auf vor dem Beobachter befindliche Regentropfen oder andere Wassernebel trifft und reflektiert wird.

Trifft Licht auf einen Wassertropfen, so wird es beim Eintritt in den Tropfen gebrochen, im Tropfen dann ein- oder mehrmals reflektiert und schließlich beim Austritt erneut gebrochen.

Aufgrund der Dispersion unterscheiden sich die Brechungswinkel für die verschiedenen Wellenlängen (und damit die verschiedenen Farben), so dass das weiße Sonnenlicht in die einzelnen Farben zerlegt wird. Im Endeffekt reflektiert der Tropfen die Farben so unter leicht verschiedenen Winkeln.

Ein Regenbogen erscheint als Bogen, da die Regentropfen, die das Licht zum Betrachter reflektieren, sich allesamt auf einem Kegelmantel befinden müssen. Denn ein Beobachter sieht an genau den Stellen einer von der Sonne beschienenen Regenfront Farbpunkte, die einen ganz bestimmten Winkel zwischen Beobachter und Sonne bilden.

Der Regenbogen steht umso höher am Himmel, je niedriger die Sonne steht. Die beeindruckendsten Regenbögen können daher kurz nachSonnenaufgang und kurz vor Sonnenuntergang beobachtet werden. Steht die Sonne höher als 42° über dem Horizont, sind keine Regenbögen mehr möglich, weil ihr Scheitelpunkt dann unterhalb des Horizonts läge.