L'astronome chinois Shen Kuo a proposé, vers l'an 1050, une interprétation de l'arc-en-ciel utilisant la réfraction atmosphérique.
L'arabe Alhazen aurait également, vers l'an 1050, étudié le phénomène en s'intéressant au crépuscule et en découvrant que le phénomène cesse (ou commence) quand le Soleil passe par une position 19° au-dessus de l'horizon.
Kepler dans les Paralipomènes à Vitellion (1604) publie la première table en Occident, après avoir lu en 1603 l'oeuvre d'Alhazen et consulté les observations de son maître Tycho Brahé.
Laplace puis Biot (1828) finissent par donner la théorie complète (assez complexe) du phénomène
Les grandes ondes ont un indice n inférieur à 1 : le mirage devient très grand et même on peut parler de quasi-réflexion de l'onde sur l'ionosphère : on peut entendre la radio du Japon, le soir en particulier.