虹是一种美丽的大气光象, 中国人把它称做“仙女的腰带”, 阿拉伯人说它是“光明神放进云端的弓”, 希腊人则说, 那是“女神在微笑”。人们很早就注意到它, 并把这种现象记录下来。在甲骨文里就有虹字, 不过它的字形像是一个虹的形象。看上去, 虹是飞架在空中, 那么, “谁持彩练当空舞”呢?
大概到了周代, 人们认识到虹的出现与晴雨是有关系的, 如虹是“朝降于西, 崇朝其雨”, 这是载于《诗经》中的两句诗。它的意思是说, 早晨, 太阳初升时, 如果西方出现了彩虹, 天就要下雨了。
到了唐初期, 孔颖达写道: “若云薄漏日, 日照雨滴则虹生。”这就大致揭示了虹生成的条件。在西方, 最先发现虹是太阳照射雨滴形成的人是罗哲尔・培根, 这比孔颖达要晚600 多年了。
其实, 虹的生成并不一定是只有雨滴才能产生, 一些细小的水珠也可以形成。唐初著名诗人张九龄就有“日照虹霓似”的诗句, 这是他在庐山瀑布看到的。瀑布溅起的细小水珠, 在阳光照射下就形成了虹。
五代时期, 著名诗人张志和也对虹的生成提出了见解: “雨色映日而为虹”。为了弄清“雨色映日”的具体情况, 他还做了一个模拟实验: “背日喷乎水成虹霓之状”。这是背着太阳喷水, 在阳光照射下必定可以看见彩虹。
宋代的蔡卞也像张志和一样做了实验: “向日喷水, 自侧视之, 则晕为虹霓”。他提出, 观察者应从旁侧观察, 则从水雾中可以看到虹的现象。
南宋时的程大昌, 他对水滴散射日光的现象观察得非常仔细。他说, 雨过天晴露水未干之时, 点缀在草木枝叶上的水珠,( 由于表面张力的作用) 悬着的水滴, 欲坠未坠。在日光照射下, 它们呈现出五颜六色。他特别指出, 这种颜色不是水珠固有的, 而是太阳光为之着色的结果。
关于虹的成因, 意大利的维特罗于1270 年正确地指出其机理。他认为这是阳光进入水滴时发生折射, 并发生了色散, 达到水滴边缘时发生了全反射, 射出水滴时再次发生折射。这些发生色散的光线映入人们的眼帘就看到了虹。
在水滴的色散之外, 古人也观察到了某些结晶体的色散, 并且做了大量的记载, 如“菩萨石”、“放光石”, 它们可以“日中照出五色光”、“成五色, 如虹霓”。