Der Regenbogen ist ein atmosphärisch-optisches Phänomen, das als kreisbogenförmiges farbiges Lichtband in einer von der Sonne beschienenen Regenwand oder - wolke wahrgenommen wird. Sein radialer Farbverlauf ist das mehr oder weniger verweisslichte Spektrum des Sonnenlichts. Jeder der annähernd kugelförmigen Regentropfen bricht das Sonnenlicht beim Ein- und beim Austritt und reflektiert es innen an seiner Rückwand. Das in Richtung auf die Sonne zurückgeworfene Licht wird dabei zum überwiegenden Teil in einem Kegelmantel konzentriert. Der Beobachter hat die Schicht reflektierender Wassertropfen vor sich und die Sonne im Rücken. Diejenigen Tropfen, aus deren Kegelmantel ihn ein farbiger Lichtstrahl erreicht, befinden sich auf einem kreisförmigen Band, dessen bogenförmigen Ausschnitt der Regenbogen darstellt.
Unter guten Bedingungen ist über dem kräftigen Hauptregenbogen ein weiterer, schwächerer mit umgekehrter Farbfolge sichtbar, als Nebenregenbogen. Gelegentlich werden auf der blauen Seite des Regenbogens weitere schmale Lichtbänder sichtbar, die Interferenzstreifen oder überzähligen Regenbögen.
