Într-un curcubeu dublu, al doilea arc are culorile inversate față de primul.

Curcubeul primar se formează atunci când lumina solară intră într-o picătură de ploaie, este reflectată o singură dată în interiorul acesteia și apoi iese sub un unghi de aproximativ 42 de grade. În cazul curcubeului secundar, lumina suferă o a doua reflexie internă înainte de a părăsi picătura. Această interacțiune suplimentară are loc la un unghi de aproximativ 51 de grade față de direcția soarelui.Fiecare reflexie suplimentară inversează imaginea, motiv pentru care ordinea culorilor în arcul secundar este opusă celei din arcul principal. În timp ce curcubeul primar are roșul la exterior, cel secundar are violetul în partea de sus. Acest principiu optic a fost explicat detaliat pentru prima dată de filosoful și matematicianul René Descartes în lucrarea sa „Les Météores” din anul 1637.Intensitatea luminii scade semnificativ la a doua reflexie, deoarece o parte din energie se pierde prin peretele picăturii în loc să fie reflectată. Din acest motiv, curcubeul secundar este mult mai difuz și greu de observat dacă lumina solară nu este suficient de puternică. Spațiul dintre cele două arcuri este adesea mai întunecat decât restul cerului și poartă numele de „Banda Întunecată a lui Alexandru”, după filosoful Alexandru din Aphrodisias care a descris-o în anul 200 d.Hr.