Преломляется не луч радуги, а луч света. Дело в том, что проходя границу неоднородных сред(в данном случае это вода и воздух) белый свет преломляется и как бы распадается на весь спектр цветов. Кроме того, траектория луча довольно сложная: сначала он преломляется на поверхности капли, затем отражается внутри капли от её "стенок" и ещё раз преломляется на выходе и капли(в виде спектра). В итоге, за счёт того, что таких капелек много, наплюдатель и видит радугу.