Kad sunčeva svjetlost prođe kroz kapljicu vode, lomi se. Sunčeva svjetlost je mješavina boja. Kišne kapi lome neke boje jače od drugih, pa se one razdvajaju i tvore dugine boje.
Svjetlosne zrake se kreću pravocrtno, ali mijenjaju smjer kad prolaze kroz tvari različite gustoće, primjerice iz zraka u vodu. Jeste li primjetili da slamka kojom pijete vodu iz čaše izgleda slomljena? To je tzv. lom svjetlosti. Kišne kapi lome sunčevu svjetlost.
Da se pojave u polukružnom luku duge, sunčeve zrake moraju proći kroz kišne kapi pod malim kutom. Zbog toga se duga obično pojavljuje nakon jutarnjih ili popodnevnih pljuskova, a nikad sredinom dana. Iz aviona ili s vrha planine duga se ponekad može vidjeti kao potpuni krug.
Sunčeva svjetlost se sastoji od različitih valnih duljina koje naše oko vidi kao različite boje. Svjetlost različitih boja gledana zajedno izgleda nam kao bijela svjetlost. Pri ulasku u kap vode dolazi do loma (refrakcije) sunčeve svjetlosti, što uzrokuje da se razdvoje različite valne duljine od kojih se sastoji svjetlost. Različite valne duljine svjetlosti se lome pod različitim kutom. Svjetlost kraćih valnih duljina (ljubičasta) se lomi jače od svjetlosti dužih valnih duljina (crvena).
Pojava razdvajanja svjetlosti na svoje komponente se zove difrakcija, a može se vidjeti i na prizmi.
