thumb|Podwójna tęcza thumb|Tęcza we mgle wodnej powstałej przy wodospadzie Takakkaw Falls w Kanadzie. thumb|Tęcza powstała na kroplach wody rozpryskiwanych przez okręt gaśniczy „Strażak”. Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne (fotometeor), charakterystyczny wielobarwny łuk o ciągłej zmianie kolorów od czerwonego na zewnątrz do fioletowego od wewnątrz, widziany naprzeciw słońca, występujący zazwyczaj tuż przed opadem deszczu lub po nim.
Występujący w tęczy układ barw jest zbliżony do widma barw prostych, z reguły wyszczególnia się siedem barw tęczy: czerwona (na zewnątrz łuku), pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska, indygo i fioletowa (wewnątrz łuku).
Najczęściej obserwowana jest tęcza główna, towarzyszy jej drugi łuk tęczy o większym promieniu i odwrotnym układzie kolorów, zwany tęczą wtórną, ale jest znacznie słabszy, przez co rzadziej obserwowany. Obszar między tęczą główną i wtórną jest nieco ciemniejszy, jest zwany pasem Aleksandra.
Łuk tęczy głównej wywołują promienie, które weszły do kropli wody załamując się przy wejściu i wyjściu, oraz doznały w niej jednego wewnętrznego odbicia. Promienie, które odbiły się wewnątrz kropli dwa razy, wywołują tęczę wtórną. Zależność współczynnika załamania światła od długości fali świetlnej (dyspersja), powoduje rozkład światła białego na barwy.
Tęcza pojawia się wielokrotnie w mitologii, religii, literaturze i sztuce. Jej nazwa jest elementem nazw złożonych oraz nazw własnych. Tęczowa flaga jest symbolem organizacji i ruchów społecznych, w tym ruchu LGBT.
3 kwietnia obchodzony jest Dzień Tęczy.
Występowanie tęczy thumb|U góry po lewej (8) bieg promieni w kropli (1) tworzących tęczę wtórną (5), po prawej (7) tworzących tęczę pierwotną (3); (2) – wewnętrzne odbicie światła; (4) – rozszczepienie światła; (6) – promienie światła białego; (9) – obserwator; rejon powstawania tęczy pierwotnej (10) i wtórnej (11); (12) – strefa kropel Źródłem światła wywołującego naturalną tęczę jest zwykle Słońce, czasem Księżyc. Efekt wywołujący tęczę oraz tęczę wtórną zachodzi zawsze gdy w powietrzu są oświetlone krople wody (12), a tęcza na tle nieba dostrzegalna jest gdy krople oświetlane są przez silne równoległe promienie słoneczne, padające z tyłu obserwatora (9), Słońce znajduje się na stosunkowo niewielkiej wysokości (kącie do poziomu mniejszym niż 40°). Przy większych wysokościach Słońca tęcza może być obserwowana, gdy tworzące ją krople są poniżej płaszczyzny poziomej, na której jest obserwator (horyzontu), np. w górach lub z samolotu. Warunkiem uzyskania wyraźnej tęczy jest oświetlenie kropel deszczu (chmury) przez równoległą wiązkę światła słonecznego oraz jak najmniejsze natężenie innego światła docierającego z kierunku tęczy. Najbardziej widowiskowe tęcze można zaobserwować, gdy wywołujące ją światło jest jasne, przed obserwatorem pada intensywny deszcz, jednocześnie tło tęczy jest ciemne. W sprzyjających warunkach można obserwować także tęczę wtórną jako łuk o większym od tęczy pierwotnej promieniu. Teoretycznie występują też kolejne łuki tęczy, ale praktycznie nie są możliwe do obserwacji ze względu na bardzo słabą jasność. W laboratorium możliwa jest obserwacja wielu łuków tęczy. W 1868 roku , obserwując monochromatyczne światło rozproszone w strumieniu wody, rozpoznał 19 tęcz. W laboratoriach prowadzono obserwacje tęczy dla innych przeźroczystych cieczy, np. syropu klonowego o współczynniku załamania 1,47–1,48 oraz – 1,749. Niezwykle wątłe łuki tęczy trzeciorzędnej i czwartorzędnej zostały sfotografowane po raz pierwszy w 2011 roku.
Tęcza powstaje również przy wodospadach lub fontannach, dookoła których występują krople wody. Charakterystyczne efekty tęczowe mogą być też czasem zauważone przy podświetlonych chmurach jako pionowe wstęgi przy odległych deszczach lub virgach, jak również mogą być uzyskane poprzez rozpylanie kropel wody w powietrzu oświetlonym silnym jednokierunkowym białym światłem.
W specyficznych przypadkach możliwe jest dostrzeżenie tęczy księżycowej, wywołanej światłem odbitym od Księżyca. Rozdzielczość ludzkiego oka w warunkach słabego światła nie jest zbyt dobra i człowiek nie widzi kolorów przy słabym świetle, tęcza księżycowa jest postrzegana zazwyczaj jako biały (a nie kolorowy) łuk.
Tęcza jako fenomen thumb|Czerwono-zielona, niemal pionowa przy horyzoncie tęcza powstająca o zachodzie słońca. thumb|Okrągła tęcza uchwycona podczas skoku spadochronowego. Wszystkie oświetlone krople rozszczepiają i odbijają światło w ten sam sposób, ale do oka obserwatora dociera z danej kropli tylko światło rozproszone w jego kierunku. Jeżeli krople oświetlone są w przeważającej ilości światłem padającym z tego samego kierunku, to z blisko położonych kropli do obserwatora dociera światło rozpraszane w jego kierunku, co jest postrzegane jako tęcza i towarzyszące jej efekty. Z fizycznego punktu widzenia tęcza nie istnieje, tak jak przedmiot odbijający światło na danym fragmencie nieba, lecz jest efektem optycznym, którego położenie jest związane z położeniem źródła światła i kropel względem obserwatora. W warunkach powstawania tęczy, obserwator patrząc w kierunku tworzącym kąt 42° do promieni słonecznych, dostrzeże zawsze fragment łuku tęczy o kolorze czerwonym. Z kolei światło fioletowe będzie widziane na łuku o kącie 40,3° – dlatego w tęczy kolor fioletowy jest od środka, a czerwony na zewnątrz tęczy. Bez względu na odległość obserwatora od miejsca powstawania tęczy, jego położenia i innych warunków, promień łuku tęczy jest widziany pod kątem 40–42°. Słońce znajdujące się powyżej tego kąta nad horyzontem nie wywoła tęczy na tle nieba; teoretycznie będzie ona powstawała poniżej linii horyzontu. Ale jeśli obserwator znajduje się na wzniesieniu, w budynku, samolocie lub w podobnej sytuacji, w której krople położone poniżej mogą być oświetlone przez Słońce, i może obserwować krople poniżej oczu w zadanym kierunku, wówczas tęcza może stanowić nawet pełny okrąg.
Środek łuku tęczy znajduje się zawsze dokładnie na przedłużeniu promieni słonecznych, które przechodziłyby przez oczy obserwatora (obiektyw aparatu), czyli na linii cienia, tworzonego przez obserwatora. Dla obserwatora znajdującego się na powierzchni ziemi ów środek łuku tęczy jest zawsze poniżej horyzontu, dlatego łuk tęczy stanowi mniej niż pół okręgu.
Tęcza jest zjawiskiem, a nie oświetlonym przedmiotem. Gdy ją obserwujemy, do obserwatora docierają równoległe promienie, tak jakby pochodziły z nieskończoności, a tęcza ma tylko kierunek, a nie położenie. Jeśli poruszamy się w kierunku promieni słonecznych, to nie obserwujemy przybliżania się do tęczy, cały czas widzimy łuk o takim samym promieniu kątowym. Gdy poruszamy się prostopadle do promieni słonecznych, tęcza porusza się wraz z nami. Tak zachowuje się obiekt położony nieskończenie daleko.
Nie tylko światło widzialne ulega załamaniu i odbiciu w kroplach wody. Dysponując odpowiednimi urządzeniami optycznymi, pozwalającymi rejestrować fale spoza zakresu widzialnego, można zaobserwować podczerwony łuk tęczy o promieniu większym niż łuk czerwony.
Tęcza powstaje nie tylko na kroplach znajdujących się w powietrzu, ale też na kroplach rosy tworzących się na roślinach, pajęczynie i innych.
Tęczę tworzą nie tylko krople wody, ale też przeźroczyste kulki, np. szklane. Tęcze te tworzą łuk o innym kącie, zależnym od współczynnika załamania światła materiału kulek. Tęcze tworzone przez kulki szklane obserwuje się na znakach drogowych zawierających warstwy odblaskowe i na znakach poziomych, w których efekt retroreflektorowy wykonano przez pokrycie powierzchni lub zatopienie w materiale szklanych kulek.
Tęcza wtórna i następne Czasami można zaobserwować drugą (wtórną) mniej jasną tęczę, znajdującą się na zewnątrz tęczy właściwej. Tęcza wtórna tworzy łuk o kącie widzenia 50–53° i powstaje w wyniku dwukrotnego odbicia światła wewnątrz kropli wody. Ponieważ odbicie zachodzi dwukrotnie, a różnice w kącie rozproszenia światła w zależności od miejsca padania światła na kroplę są większe, tęcza wtórna jest mniej intensywna i szersza od tęczy pierwotnej.
Trzecia tęcza powstaje pod kątem 317,5° (czerwony) – 321,9° (niebieski), co odpowiada kątowi 38,1–42,5° w kierunku słońca, jest ona około 4 razy słabsza od tęczy pierwotnej, do tego jest szersza, co jeszcze obniża jasność. Czwarty łuk tęczy powstaje pod kątem 42,8° (czerwony) – 48,3° (niebieski), jest tuż wokół tęczy trzeciej, ale jest jeszcze słabsza i szersza. W sumie w symulacjach te dwie tęcze wyglądają jak jedna z kolorem czerwonym na środku. W kierunku tym występuje blask słońca, światło rozproszone przez atmosferę oraz światło rozproszone przez krople, odbite bez wejścia w kroplę oraz przechodzące przez kroplę bez odbicia (tzw. tęcza zerowa), dlatego wystąpienie i rozpoznanie na niebie tęczy trzeciej i czwartej jest bardzo trudne. Pierwsze zdjęcia tęczy trzeciego i czwartego rzędu zostały wykonane dopiero w 2011 roku. Tęcza piątego rzędu znajduje się po tej samej stronie nieba co łuk główny i wtórny, częściowo w obszarze pasa Aleksandra. W 2014 roku udało się po raz pierwszy zarejestrować ją na zdjęciu.
Tęcza zerowa Większość światła padającego na kroplę wody przechodzi przez nią bez odbicia, ulegając jedynie załamaniu przy wejściu i wyjściu z kropli. Zjawiska te powodują powstawanie efektów świetlnych i zgodnie z numeracją (zero odbić) efekty te są nazywane tęczą zerową. Światło wychodzące z tyłu kropli załamuje się pod mniejszym kątem, niż dla podstawowego łuku tęczy, nie obserwuje się wyraźnego maksimum natężenia ani granicznego kąta odchylenia promienia. W wyniku tego nie następuje wyraźna separacja kolorów, a dostrzeżenie efektów rozszczepienia jest trudne; dodatkowo obserwację utrudnia bliskość słońca. Efektem takiego biegu promieni jest jasny obszar wokół słońca.
Jaśniejszy obszar wewnątrz tęczy thumb|Tęcza podwójna. Ciemniejszy obszar pomiędzy nimi to pas Aleksandra. Promienie padające na krople bliżej i dalej od środka kropli, niż te tworzące maksimum jasności, ulegają załamaniu pod większym kątem. W wyniku zmieszania światła o różnych barwach powstaje jaśniejszy obszar. Nie zawsze jest on biały; czasami powstają w nim opisane niżej tęcze wielokrotne. Na podobnej zasadzie jasny pas tworzy się na zewnątrz tęczy wtórnej, lecz jest on słabszy.
Pas Aleksandra Ciemny fragment nieba leżący pomiędzy obydwiema tęczami jest określany mianem pasa Aleksandra, od imienia Aleksandra z Afrodyzji, który pierwszy opisał to zjawisko. Pociemnienie w tym pasie jest wywołane kontrastem z jaśniejszym obszarem tęczy pierwotnej i wtórnej oraz wnętrza tęczy pierwotnej. Do obszaru tego nie trafiają promienie świetlne przechodzące i odbite w kroplach.
Tęcze wielokrotne thumb|Tęcza wielokrotna – dodatkowe „pulsacyjne” zielono-fioletowe łuki wewnątrz tęczy pierwotnej (kontrast powiększono). thumb|Zjawisko podwójnej tęczy sfotografowane w mieście. Czasami występują zjawiska tęczowe składające się z szeregu mniej widocznych łuków w kolorach zielonym, różowym, fioletowym, znajdujących się wewnątrz tęczy właściwej, a bardzo rzadko również i na zewnątrz łuku tęczy wtórnej. W łukach tych kolory są położone tak blisko siebie, że trudno w nich rozróżnić pełną gamę kolorów tęczy. Tęcze takie noszą nazwę wielokrotnych, a ich występowanie nie jest możliwe do wytłumaczenia przy użyciu optyki geometrycznej układu optycznego, jakim jest kropla wody. Tęcze takie tworzą się w wyniku interferencji i dyfrakcji promieni światła załamanych pod większym kątem, bo padły bliżej lub dalej środka kropli niż promienie o najmniejszym odchyleniu. Gdy te dwa promienie po wyjściu z kropli będą zgodne w fazie, wzajemnie wzmocnią się (wzmocnienie danego koloru), gdy fale będą miały przeciwne fazy, wytłumią się (osłabienie koloru). Warunki fazowe zależą od długości fali i wielkości kropli, dlatego kręgi są kolorowe i zależne od wielkości kropli. Jeżeli tęcza powstaje na kroplach o różnej średnicy, to tęcza wielokrotna nie występuje.