晚霞的形成原理主要涉及到太陽光在大氣中的散射作用。當太陽光射入大氣層後，會遇到大氣分子和懸浮在大氣中的微粒，如灰塵、水滴和氣溶膠等，這些微粒會散射太陽光，使得每一個大氣分子都形成了一個散射光源。
根據瑞利散射定律，太陽光譜中的波長較短的紫、藍、青等顏色的光最容易散射出來，而波長較長的紅、橙、黃等顏色的光透射能力很強。因此，我們通常看到的天空呈現蔚藍色，這是因為波長較短的藍光和紫光被散射得較多，而波長較長的紅光、橙光和黃光則能夠穿透大氣層，進入我們的視線。
當太陽接近地平線時，光線需要穿過比一天中任何時候都要厚的大氣層才能到達地面，因此波長較長的光能夠穿透得更遠，使得晚霞呈現紅色、橙色等顏色。此外，空氣中的水汽和塵埃等雜質的濃度也會影響晚霞的顏色，雜質越多，散射作用越強，晚霞的顏色也就越紅。