ألوان الطيف التي تظهر في السماء عقب نزول المطر والتي تعرف باسم قوس قزح تعد من أبدع المناظر الطبيعية التي يشهدها الإنسان بالعين المجردة، وظاهرة قوس قزح هي ظاهرة فيزيائية ضوئية تقوم على قاعدة الانكسار الضوئي التي يحدث فيها انحناء للضوء، نتيجة لمرور أشعة الضوء في وسطين مختلفين في معامل الانكسار، حيث ينتقل الضوء في هذين الوسطين بسرعتين مختلفتين، فيما يعرف بظاهرة تشتيت الضوء (dispersion). فعندما تنفذ أشعة الشمس من خلال قطرات المطر في السماء، تقوم كل قطرة بتشتيت ضوء الشمس الأبيض إلى مكوناته الأساسية (ألوان الطيف السبعة)، وذلك عندما تعترض مسار أشعة الضوء الصادر من الشمس وفي الإجمال تعمل هذا القطرات على تشكيل قوس قزح. ولكن لماذا نرى حزمة عريضة من الألوان كما لو أن كل منطقة من المطر تشتت لون محدد؟ يقول العلماء أن السبب في هذا يعود لأننا نرى فقط لون واحد من كل قطرة مطر كما سيأتي شرحه في الشكل التالي:

فعندما تقوم قطرة المطر A بتشتيت الضوء فيخرج اللون الأحمر المتشتت من القطرة بزاوية مناسبة لعين المشاهد، بينما اللون الآخر يخرج على زاوية أقل بحيث لا تسقط تلك الزاوية على عين المشاهد، وأشعة الشمس سوف تصطدم بجميع قطرات المطر في نفس الزاوية بنفس الطريقة بحيث تحرف اللون الأحمر إلى عين المشاهد. أما قطرة المطر B فتكون في مكان أسفل القطرة A في السماء بحيث تحرف اللون الأحمر بزاوية لا تسقط على عين المشاهد، ولكن اللون البنفسجي ينعكس على زاوية مناسبة لتستقبلها عين المشاهد. وكل القطرات المحيطة بالقطرة B تعمل على إسقاط اللون البنفسجي على عين المشاهد. أما القطرات في السماء التي تقع بين A وبين B تعمل على تجميع باقي ألوان الطيف على عين المشاهد، وبهذا فإن المشاهد سوف يرى كل ألوان الطيف.

وإذا تواجد المشاهد في السماء فوق المطر فإنه سيرى قوس قزح على شكل دائرة كاملة، ولكن على الأرض فإن المشاهد يرى جزء من هذه الدائرة على شكل قوس لأن الجزء المتبقي من القوس مختفي خلف الأفق. أخيراً بقي أن نذكر أن قوس قزح لا نراه إلا في حالة وجود أشعة الشمس مع أو عقب هطول الأمطار مباشرة.