À chaque couleur de la lumière correspond une longueur d'onde précise. D'une couleur à l'autre, la longueur d'onde varie et c'est cette variation qui fait réagir les cellules de la rétine différemment. Le cerveau interprète ces différences comme différentes couleurs.

Nos yeux ne peuvent détecter qu'une petite partie du spectre électromagnétique, soit d'environ 400 à 700 nanomètres (10^-9 m). Cela est dû au fait que la lumière émise par notre Soleil se situe dans cet intervale, donc notre oeil s'est adapté en conséquence. On peut facilement voir que les couleurs de l'arc-en-ciel se présentent en ordre de longueur d'onde, tout comme lors de la dispersion de la lumière blanche par un prisme.