雨前出现乌云而雨后出现彩虹的现象，主要与水蒸气凝结过程和光束条件相关，具体原因如下：

一、雨前乌云的形成

水蒸气凝结

雨前乌云的形成源于地表水汽蒸发后，水蒸气在高空遇冷凝结成小水滴或冰晶，形成云层。这一过程需要充足的水汽供应和冷却条件，通常与地形抬升、锋面活动或热力对流有关。

云层发展机制

- 当空气中的水汽达到饱和状态时，云滴开始增大并形成可见云层（如积雨云）；

- 雨前乌云通常较厚且颜色较暗，是因为云滴较小、密度较低，光束穿过时散射较少。

二、雨后彩虹的形成

光束条件

雨后彩虹出现需要满足“黄金角度”（约42°）：

- 太阳光以约42°角穿过雨滴时，发生折射、反射和再次折射，将白光分解为七种颜色；

- 观测者需位于太阳对侧，且背后有散射的雨滴作为“舞台”。

水滴分布与折射

- 雨后空气湿度降低，大量小水滴悬浮，形成理想的光学介质；

- 不同波长的光因折射率差异被分解，红光折射角度最小，紫光最大，形成从外到内的七彩顺序。

三、总结

时间顺序：

乌云形成是降雨的前兆，而彩虹需雨后特定光束条件才能出现；

物理原理：乌云与彩虹分别对应水蒸气凝结和光束折射两种不同物理过程。

若需进一步了解具体气象条件或观测技巧，可结合天气图和地理位置综合分析。