El arco iris aparece en el cielo cuando llueve y hace Sol, encontrándose este a la espalda del observador. Cuanto más bajo se encuentre el Sol, más alto aparece el arco en el cielo, llegando a ser una semicircunferencia cuando aquél está sobre el horizonte. El ángulo formado por la visual al arco y los rayos solares es constante y su valor es de 42°.

Se observa a veces un segundo arco, paralelo al anterior, menos intenso que él y más arriba en el cielo (unos 8°), llamado arco secundario. La secuencia de colores de este segundo arco aparece invertida en relación al primero.

La zona comprendida entre ambos arcos es menos luminosa que el resto del cielo. Se conoce como banda oscura de Alejandro.

La trayectoria de un rayo de luz en el interior de una gota de lluvia:

La primera figura representa la trayectoria que sigue un rayo que incide por la parte superior de la gota.

La segunda figura representa la trayectoria que sigue el rayo cuando incide por la parte inferior de la gota, como puede observarse debido a que experimenta mas etapas de reflexión y refracción la intensidad en este caso es menos (arco secundario).