يتشكل قوس قزح عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات الماء في الغلاف الجوي. تحدث هذه العملية عبر خطوات رئيسية :

1-انكسار الضوء: عندما يدخل ضوء الشمس (الذي يبدو أبيض لنا ولكنه مزيج من جميع ألوان الطيف) قطرة ماء، ينكسر (ينحني) لأنه ينتقل من وسط (الهواء) إلى وسط آخر (الماء) ذي كثافة مختلفة. يختلف انكسار كل لون من ألوان الطيف قليلاً بسبب اختلاف أطوالها الموجية. الألوان ذات الأطوال الموجية الأقصر (مثل البنفسجي) تنكسر أكثر من الألوان ذات الأطوال الموجية الأطول (مثل الأحمر).

2-الانعكاس: بعد انكسار الضوء داخل قطرة الماء، ينعكس جزء من الضوء من الجهة الداخلية لسطح قطرة الماء.

3-الانكسار الثاني: عندما يخرج الضوء من قطرة الماء ويعود إلى الهواء، ينكسر مرة أخرى. هذا الانكسار الثاني يفصل الألوان أكثر، مما يجعلنا نرى ألوان الطيف بشكل واضح.

4-التشتت: بسبب اختلاف زاوية انكسار كل لون، تنتشر الألوان وتظهر بشكل قوس. نرى قوس قزح لأن ملايين قطرات الماء في الهواء تعمل معًا، كل منها تنكسر وتنعكس وتبعثر الضوء في نفس الزاوية بالنسبة لنا.

لماذا نرى قوسًا؟

تكون الزاوية بين الضوء الداخل والخارج من قطرة الماء حوالي 42 درجة بالنسبة للضوء الأحمر و 40 درجة للضوء البنفسجي. هذا يعني أننا نرى الألوان مرتبة في قوس لأن كل قطرة تعكس الضوء بزاوية معينة. إذا كنا نتطلع بزاوية مختلفة، فلن نرى قوس قزح.

شروط ظهور قوس قزح:

*

ضوء الشمس:

يجب أن تكون الشمس خلف المشاهد وضيئها بشكل غير مباشر، مثل خلال الغيوم الرقيقة.
*

قطرات الماء:

يجب وجود قطرات ماء في الهواء، سواء كانت من المطر أو الشلالات أو رشاشات الحديقة.

باختصار، قوس قزح ليس كائنًا ماديًا، بل هو ظاهرة بصرية ناتجة عن انكسار وانعكاس وتشتت ضوء الشمس في قطرات الماء.