Zbierzmy najpierw kilka obserwacji:

1. Tęcza powstaje przez rozszczepienie światła białego (słonecznego) na kropelkach wody. Promienie Słońca mogą wpadać do kropli, załamywać się i odbijać wewnątrz niej. Od ilości odbić zależy rząd tęczy — najczęściej obserwujemy pierwszy, ale w dobrych warunkach można zobaczyć też drugi — kolory w nim są ułożone w odwrotnej kolejności.
2. Kąt, pod jakim załamują się promienie światła w wodzie zależy od współczynnika załamania. Dla wody współczynnik załamania światła z obszaru widzialnego wynosi około 1,33 i maleje (bardzo niewiele) z długością fali — jest największy dla światła fioletowego, a najmniejszy dla czerwonego.
3. Kolory, które obserwujemy w tęczy to tak zwane barwy czyste, czyli takie, w których pole elektromagnetyczne oscyluje z jedną, dobrze określoną częstością. Poza tym nasze oko (a właściwie mózg) może rejestrować wiele innych barw — złożonych. Na przykład brązowy nie jest barwą czystą, ale oczywiście możemy kupić brązową farbę i pomalowany nią papier będziemy widzieć jako brązowy. Takie wrażenia barwne powstają, gdy do receptorów barw w oku dociera mieszanina barw czystych o różnych proporcjach.

Podsumowując:

Krople wody rozszczepiają światło białe (które jest mieszaniną wielu barw czystych) na barwy czyste, gdyż każda z nich załamuje się w wodzie pod innym kątem. To, jakie barwy występują w tęczy i z jakim natężeniem zależy od tego, jakie barwy czyste występują w świetle słonecznym. Jako że widmo światła słonecznego pokrywa cały obszar czułości naszego oka, więcej barw w tęczy zobaczyć nie możemy, co najwyżej mniej. Gdyby nasze Słońce świeciło na czerwono, jak niektóre gwiazdy, to w tęczy nie występowałyby kolory z niebieskiego obszaru widma.

Widmo kolorów tęczy jest ciągłe, nie składa się jedynie z siedmiu barw. To raczej nasze nazewnictwo kolorów jest ograniczone. Można sobie wyobrazić, że wymyślimy nazwy dla dowolnie wielu odcieni znajdujących się, na przykład, między niebieskim a zielonym łukiem tęczy.