彩虹在中国古代也称蝃蝀、虹霓，关于彩虹的知识既有美丽的诗歌意象，也有神秘的异闻传说。当然，在文学作品外，还有理性的彩虹知识。明清正值中西文化交汇与西方科学革命的时期，中国的士人们是如何认识彩虹现象的，这些认识和当时欧洲知识分子的认识有什么不同？

现代光学认为，虹（主虹）是阳光在空气水滴中经折射、反射、再折射形成的一种分光现象。根据光学原理，彩虹一定是背向太阳才能看到。如果阳光在水滴中多反射一次，就会形成副虹（霓），颜色分布与主虹正好相反。

明清时期的士人没有这些现代光学知识，他们用自己的术语和逻辑解释彩虹的颜色和形成原理。其中有一些符合现代认知，如明代官员熊明遇认为虹是日光影射雨气到人眼，才能看到的一种自然现象。他在《格致草》中写道：“日在一边，雨在一边，人眼在中间，看日雨之气，影射自然有者。故虹朝西而暮东。”意思是要看到彩虹，人需要站在太阳和雨的中间。他正确指出了背向太阳才能看到彩虹，并且解释了为什么早上彩虹在西边，而傍晚彩虹在东边。

清代学者方中履在《古今释疑》中认为，虹本是圆环状，有一半被地面所隐藏，因此只能看到半圆形的彩虹。这也符合实际，通常人们在地面上观察到的彩虹都是半弧形，但在高空没有遮挡的情况下，是有可能观察到完整的彩虹的。

有些士人还知晓人工生成彩虹的方法。《格致草》中说：“试于日在东时，将一人西边喷水，我从中间看，其珠皆成红绿之象，亦其理也。”明末学者方以智在《物理小识》中也提到宋代陆佃《埤雅》中的一个人工造虹的实验。据《埤雅》记载，人若含水对着太阳将之喷洒出去，从旁边观察，则会看到彩虹。明代学者郎瑛在《七修类稿》中完整引述了《埤雅》的文本：“故先儒以为云薄漏日，日照雨滴，则虹生焉。今以水噀日，自侧视之，则晕为虹。”事实上，更早的人工生成虹的记载可追溯至唐代张志和的《玄真子》。

人工产生彩虹的记载非常有趣，人可以复制一种自然界奇异现象而不必诉诸神秘主义。

虹等大气光现象往往在视觉上呈现多种颜色，明清学者对颜色的形成也有一些讨论。如清初学者游艺在《天经或问》中以“水火相交”来解释虹的红绿之色，游艺认为虹本无颜色，是因吸上来的水气呈绿色，火气呈红色，水火相交，红绿相映，所以呈红绿之色。

《格致草》同样认为这颜色不是真实的，乃是一种视觉幻象：“天色在五行之外，青亦非其真体……夫云气至清，五色非有定质……亦视境之所幻。”

《天经或问》中还讨论了虹的颜色分布，外面呈黄色，中间呈绿色，里面呈红色。其对彩虹颜色的描述并不符合通常由外到内为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的次序分布。

除了彩虹的性质和原理外，还有两种在现代人看来很荒谬的观念被明清格物士人讨论批判。一种是虹为淫征，为天地之淫气所形成，另一种是虹有形体，能像动物那样吸水饮酒。

虹为淫征的说法源自对儒家经典《诗经·蝃蝀》“蝃蝀在东，莫之敢指”一句的注疏。汉代郑玄将虹的出现与“夫妇过礼”及“淫奔之女”联系在一起，宋儒朱熹《诗集传》则认为虹是“阴阳之气不当交而交”，为“天地之淫气”，两位大儒推动了虹为淫征观念的流行。

明清时期，郎瑛、王夫之等批评了朱熹的虹为淫气的观念。郎瑛认为这一说法恐来自误传，他在《七修类稿》中说虹是日照雨滴形成的自然现象，能人工制造出来，并非什么淫气。王夫之在《张子正蒙注》中用相似的逻辑批判朱熹：“朱子谓虹蜺天之淫气，不知微雨漾日光而成虹，人见之然尔，非实有虹也。”

虹能饮水观念的流行，宋代科学家沈括亲历的见闻起到了推动作用。《梦溪笔谈》中记载，沈括曾与同僚出使契丹，见到彩虹两头垂入溪涧，似在吸水。派人过涧观察，自西望东则见，自东望西，则虹“为日所铄，都无所睹”。过了很久，彩虹开始向东移动，越过山脉消失。

沈括的记载很详细。由于彩虹的形成机制，人只有背向太阳才能看到。是时应是傍晚，太阳在西，因此往西无法看到彩虹，只有往东才能看到彩虹。这段可信的记载却促成了错误认知的传播，即虹具有生物的特征，可以进入溪涧饮水，可以翻越山脉，以至于像沈括这样严谨的学者都相信虹能饮水的传说。

明代诗人、学者谢肇淛在《五杂俎》中收录了很多虹能吸水饮酒的异闻故事，他认为这些异闻并不完全是无稽之谈，很有可能是真的。但并非所有人都相信这些怪诞的故事，王夫之就直接批评虹能在井中饮水是“野人之说”。

士人对虹原理的解释，以及对虹为淫气、虹能吸水说法的质疑与否定，都带有理性精神。但这些否定并不彻底，一些难以证伪的、带有神秘主义色彩的虹观念仍共存其中。

从知识来源看，士人所掌握的虹知识大都是对传统知识的继承和批判，也吸收了当时耶稣会士的西学。比如《天经或问》中对虹霓颜色分布的讨论就受到明末清初传教士高一志《空际格致》的影响。

从方法上看，明清之际士人没有采用新方法如光路分析、实验观测来获取新的彩虹知识。相比之下，同时期的法国学者笛卡尔曾通过实验，观测到只有在太阳光线与人观测视线呈一定角度的时候，人才能看到彩虹现象。他的实验比耶稣会士和中国士人的直观逻辑都更接近现代科学方法。