Tęcza tworzą się, gdy światło słoneczne dostanie się do kropel wody zza widza. Geometria kropel wody pozwala na refrakcję i odbicie. Światło słoneczne, które składa się ze światła o różnych długościach fal, dzieli się na konstytucyjne długości fal z powodu załamania, gdy wchodzi do kropelki wody, a następnie jest odbijane od wewnętrznej powierzchni kropelki do widza. Promień ponownie załamuje się, gdy opuszcza kroplę.
Promień światła może przechodzić kilka wewnętrznych odbić w kropli wody. Wtórne tęcze tworzą się, gdy światło odbija się dwa razy wewnątrz kropli przed wyjściem. Światło może odbijać nawet sześć razy w kropelce.
Rozmiar kropel wody nie wpływa na geometrię tęczy. Jednak bardzo małe kropelki, takie jak we mgle lub mgle, zmniejszają efekt. Efekt rozpraszania obezwładnia efekt rozproszenia światła na jego kolory składowe z powodu refrakcji. Tak utworzony "łuk" ma taki sam łuk jak tęcza, ale brakuje mu kolorów widmowych i pojawia się jako biały łuk. Księżycowe kształty również tworzą się nocą. Wydają się białe, ponieważ ludzkie oczy są mniej wrażliwe na kolor w nocy.
Tęcze są widoczne tylko z określonej pozycji, a zmieniają się i przesuwają w miarę poruszania się widza. Wyglądają inaczej dla różnych widzów ze względu na zmianę perspektywy.
Możliwe jest odtworzenie załamania światła widocznego w tęczach za pomocą szklanego pryzmatu. Liczba kolorów widocznych w załamanym świetle może wynosić nawet 100, jednak ze względu na ogromną liczbę zmiennych tworzących tęczę, liczba widocznych kolorów może się znacznie zmienić. Siedem kolorów związanych z tęczą-czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski. indygo i fiolet, można wywodzić z Izaaka Newtona, który kojarzył z siedmioma nutami w skali muzycznej.
