Newton mendispersikan cahaya matahari dengan menggunakan prisma kaca dan mendapatkan spektrum atau pita dari sinar-sinar beraneka warna.
Di alam, dispersi cahaya matahari terjadi ketika turun hujan dan air dalam rintik hujan itulah yang bekerja sebagai prisma. Spektrum yang dihasilkan kita kenal sebagai pelangi.
Saat kita melihat rintik hujan, yang bentuknya hampir bulat, cahaya matahari masuk ke dalamnya dan dibiaskan. Karena air secara optik lebih rapat daripada udara, maka saat memasuki tetesan hujan itu, sinar dari cahaya "menekan lebih dekat" ke sudut tegak lurus terhadap titik datang.
Sinar kemudian lewat dan keluar ke sisi yang berlawanan dari tetesan, tetapi tidak semua sinar keluar dengan cara itu. Beberapa sinar dipantulkan kembali dan muncul di tempat dekat titik masuknya.
Karena alasan tertentu, sebagian besar sinar cahaya dengan sudut 138° (42°) terhadap arah sinar-sinar cahaya matahari. Ini adalah cahaya yang terlihat oleh pengamat jika dia kebetulan berada di titik di mana sinar-sinar ini datang.
Catatan:
Untuk definisi cahaya dan sinar, lihat artikel saya: Spektrum Warna dari Cahaya Putih.
Lalu mengapa pelangi itu berbentuk sebuah busur dan bukan lingkaran? Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa mata pengamat menangkap cahaya hanya dari tetesan-tetesan itu, yang arahnya bertepatan dengan jalur kembalinya sinar-sinar cahaya yang keluar dari tetesan, yaitu pada sudut 42° terhadap arah datangnya sinar-sinar dari matahari.
Semua titik ruang, dalam hal ini tetesan hujan, yang terlihat oleh pengamat pada sudut yang sama harus terletak pada keliling sebuah lingkaran. Dengan kata lain, tempat kedudukan titik-titik yang terlihat pada sudut tertentu adalah lingkaran. Ketika kita mengamati pelangi, kita melihat dengan tepat bagian dari lingkaran, bukan keseluruhan lingkaran.
Mengapa pelangi berwarna-warni? Untuk menjawab pertanyaan ini kita hanya perlu mengingat hukum yang ditetapkan oleh Newton: "Cahaya matahari terdiri dari sinar-sinar dengan pengaturan ulang yang berbeda" dan "sinar-sinar dengan warna yang berbeda juga memiliki pengaturan ulang yang berbeda."
Oleh karena itu, nilai sudut 138° dan 42° hanya berlaku untuk salah satu warna dan berbeda untuk semua warna lainnya.
Tentu saja, perbedaannya tidak terlalu besar, karena pengaturan ulang sinar-sinar yang beraneka warna tidak terlalu berbeda, tetapi perbedaan itu cukup besar untuk menjadikan aneka warna pelangi.
Seringkali kita melihat dua pelangi secara bersamaan, satu di atas yang lain, dan yang di atas menjadi jauh lebih kusam dan lebih lebar. Ini terjadi ketika cahaya dipantulkan 2 kali di dalam tetesan, bukan 1 kali, sebelum kembali ke udara.
Cahaya yang muncul setelah 2 pemantulan itu lebih lemah, karena pada pemantulan kedua, seperti pada pemantulan pertama, bagian dari cahaya tidak dipantulkan kembali, tetapi diteruskan keluar dari tetesan. Itu sebabnya busur atas lebih lemah.
Cahaya dari busur atas mendatangi pengamat dengan sudut 129° (51°) terhadap sinar-sinar matahari. Ukuran sudut rata-rata pelangi lengkap adalah 102°, sedangkan busur bawah adalah 84°.
