La luz es una forma de radiación electromagnética que nuestros ojos pueden percibir. Aunque la luz blanca parece simple y uniforme, en realidad está compuesta por múltiples componentes de diferentes colores. El espectro electromagnético incluye muchos tipos de radiación, pero solo una pequeña parte es visible para nosotros, desde aproximadamente cuatrocientos hasta setecientos nanómetros de longitud de onda.
La dispersión cromática ocurre cuando la luz blanca pasa a través de un medio transparente como el vidrio. Debido a que cada color tiene una longitud de onda diferente, cada uno viaja a velocidades distintas dentro del material. Esta diferencia de velocidades causa que los colores se refracten en ángulos diferentes, separando la luz blanca en sus componentes espectrales. El rojo, con mayor longitud de onda, se desvía menos, mientras que el violeta se desvía más.
Isaac Newton realizó en mil seiscientos sesenta y seis el experimento más famoso sobre la dispersión de la luz. Dirigió un rayo de luz solar a través de una pequeña abertura hacia un prisma triangular de vidrio. Al entrar en el prisma, la luz blanca se refractó y se separó en un espectro continuo de colores, desde el rojo hasta el violeta. Este experimento demostró que la luz blanca no es simple, sino que está compuesta por todos los colores del arcoíris.
El arcoíris se forma cuando la luz solar interactúa con millones de gotas de agua suspendidas en la atmósfera. Cada gota actúa como un pequeño prisma. La luz entra en la gota, se refracta separándose en colores, luego se refleja en la superficie posterior de la gota mediante reflexión interna total, y finalmente sale refractándose una segunda vez. Este proceso separa completamente la luz blanca en el espectro de colores que vemos como un arco en el cielo.
El espectro visible está compuesto por siete colores principales, cada uno con características específicas. El rojo tiene la mayor longitud de onda, aproximadamente setecientos nanómetros, y por tanto se refracta menos al pasar por un prisma. En el extremo opuesto, el violeta tiene la menor longitud de onda, cerca de cuatrocientos nanómetros, y se refracta más. Esta relación inversa entre longitud de onda y grado de refracción explica por qué los colores se separan en el orden que observamos en el arcoíris.