霓是太阳光进入小水滴里，经过两次折射和两次反射形成的，通常出现在虹的旁边，呈一种色彩的圆弧，它的颜色排列与虹相反，色序是外紫内红，色彩要比虹淡一些，也叫副虹。因为多一次反射，能量便多一次损失，所以我们看到的霓的色彩比虹要淡一些。

当太阳光平行地照射到水滴上时，经历折射反射后的出射光中，多数比较暗淡，只有偏离阳光原入射方向的角度为最小(即最小偏向角)的出射光束，显得特别明亮。若阳光在雨滴中经两次折射，两次内反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背阳而立的人眼中，看到的弧形环便是霓，阳光七种色光的最小偏向角亦稍异，平均约232度。

形成原因不同。虹和霓都要背对太阳而立才能观察到。在夏日的傍晚，西方放晴而东方天空有云 雨时，最易看到虹和霓。若在与太阳相对的另一半天空中的水滴，被阳光照射，在雨滴中经两次折射、一次内反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背太阳而立的观测者眼帘，看到的弧形光环便是虹。阳光七种色光的最小偏向角稍不同，平均约为138度。若阳光在雨滴中经两次折射，两次内反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背阳而立的人眼中，看到的弧形环便是霓，阳光七种色光的最小偏向角亦稍异，平均约232度。

色彩排序不同。虹的彩环排序为内紫外红原因为：阳光中的红光最小偏向角最小为137度42分，紫光的最大为139度24分，若阳光投射到较高位置的雨滴，并以最小偏向角出射的红光，恰进观测者眼帘，那么只可能是阳光投射到较低位置的雨滴上并以最小方向角出射的紫光，才能同时进入观测者的眼帘。红色在外，紫色在内。图还表明了虹的彩环视角平均约42度。同样道理, 可知霓的彩环为内红外紫的排序。以及霓的视张角平均约52度。

位置不同。一般情况下虹的位置较低，霓的位置较高。

苏格兰上空的双重彩虹1307年时欧洲已有人提出彩虹是由水滴对阳光的折射及反射而造成。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成，而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。