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.