Веселки, заходи сонця, гало й інші оптичні явища в атмосфері вивчає наука, що називається "атмосферною оптикою". Коли сонячне світло (або місячне світло) попадає в атмосферу, відбувається відбивання, розсіяння, заломлення або дифракція світла атмосферними частками. Ці процеси, окремо або в сукупності, є причиною більшості оптичних явищ. Даний розділ глава вивчає взаємодію часток зі світлом і розмаїтість оптичних явищ, що є наслідком цієї взаємодії.

Механізми
Взаємодія часток зі світлом: відображення, розсіювання, заломлення і дифракція.

Повітря, Пил, Туман
Оптичні явища, що є наслідком взаємодії світла з частками повітря, пилу і тумана: сутінкова освітленість, блакитне небо, сріблистий туман і веселка.

Кристали льоду
Оптичні явища, що є наслідком взаємодії світла з кристалами льоду: помилкове сонце, сонячний стовп і гало.

Краплі води
Оптичні явища, що є наслідком взаємодії світла з краплями води: райдужність хмар, веселка і сріблиста границя хмар.