下雨后，天空中会出现彩虹是因为太阳光经过雨水的折射、反射和色散等作用形成的光学现象。
当太阳照射到地球上时，光线会被空气分子散射，其中一部分光线会进入雨滴内部。由于雨滴的折射率与空气不同，所以进入雨滴内部的光线会发生折射。接着，光线会在雨滴内部反射，然后再次折射出去，并离开雨滴表面。这个过程称为全反射。
在光线从雨滴中出来的时候，不同波长的光会被折射成不同的方向。这种现象叫做色散。因为红色波长的光比其他颜色的光更容易被折射，而紫色波长短的光线则更容易被反射。因此，当光线通过雨滴时，红光会被弯曲得更厉害，而紫光弯曲得较少。
最后，这些被折射、反射和色散的光线会形成一个半圆形的小圆弧，即彩虹。这个小圆弧通常呈红色在外、紫色在内的样子。如果观察者正对着太阳和彩虹之间，就会看到一条完整的彩色弧形带。
需要注意的是，只有在太阳照耀下且有足够数量的雨滴时，才能看到彩虹。此外，由于地球自转的关系，我们通常只能看到半个彩虹。