A szivárvány olyan optikai jelenség, melyet eső- vagy páracseppek okoznak, mikor a fény prizmaszerűen megtörik rajtuk és színeire bomlik, kialakul a színképe, más néven spektruma. Az ív külső része vörös, míg a belső ibolya. Előfordul az ún. dupla szivárvány is, amelynél egy másik, halványabb ív is látható fordított sorrendű színekkel.
Előfordul, hogy a szivárvány ív formája is megváltozik, repülőgépből nézve körnek látszik, vagy irizáló felhőket (úgynevezett „tűzszivárványt”) is létrehozhat, amennyiben a fény jégkristályokon törik meg.
A szivárvány akkor alakul ki,ha a levegőben lévő vízcseppeket a napfény alacsony szögből éri. Akkor a leglátványosabb a jelenség, amikor az égbolt felét még felhők borítják, a szemlélő pedig a napnak háttal áll. Így a kialakuló szivárvány élesen elválik a mögötte lévő sötétebb háttértől.
A szivárvány létre jöhet kertben, szökőkutak mellett, szinte mindenhol ahol víz található.
A szivárvány színeit a fehér fény szétszóródása okozza, amint az áthalad az esőcseppeken. A fény először az esőcsepp felületén törik meg, az esőcsepp túloldalán visszaverődik, majd kilépéskor megtörik.
A törés mértéke függ a fény hullámhosszától, ami a színekért is felelős. A kék fény (aminek kicsi a hullámhossza) nagyobb szögben törik meg, mint a vörös (ami a legnagyobb hullámhosszú látható fény), és mivel a csöpp hátuljában található a fókuszpont, ezért a vörös lesz az ív külső szélén, a kék a belsőn (lásd az ábrán). A közhiedelemmel ellentétben a fény a csöpp hátulján nem szenved el teljes visszatükröződést, a fény egy része kilép. Azonban ez a fény nem képez egy másik szivárványt a szemlélő és a Nap között, mivel az ott távozó fény közel sem olyan erős, mint a látható szivárvány, így az ott kilépő színkép inkább újra fehér fénnyé áll össze ahelyett, hogy szivárványt alkotna.
A szivárvány valójában nem az égbolt egy különleges pontján keletkezik, hanem a szemlélő és a Nap helyzetétől függ, ezért nem lehet a szivárvány végéhez odamenni. Minden esőcsepp ugyanabba az irányba továbbítja a fényt, de csak néhányukból származó fény éri el a szemlélődőt. Ez az, ami a szivárvány képét adja annak a szemlélődőnek. A szivárvány mindig az égbolt nappal átellenes részén van, és az ív belső része kissé világosabb a külsőnél. Az ív középpontja a megfigyelő feje által vetett árnyék meghosszabbítása, pontosabban az antiszoláris pont (ami nappal a horizont alatt van). Kivételt képez az, ha a szivárványt egy hegy tetejéről vagy repülőgépről nézik.
