Światło widzialne

Światło widzialne – część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka w procesie widzenia. Dla człowieka promieniowanie to zawiera się w przybliżeniu w zakresie długości fal 380–780 nanometrów, dla zwierząt zakres ten bywa nieco odmienny (lecz o zbliżonych wartościach).

Potocznie światłem nazywa się widzialną część promieniowania elektromagnetycznego (czyli światło widzialne). W fizyce pojęcie światło ma ogólniejsze znaczenie.

Energia promieniowania słonecznego

Energia promieniowania słonecznego (irradiancja) docierającego do powierzchni Ziemi zawiera się w większości między falami o długości 280–4000 nm i odpowiada dość dokładnie promieniowaniu ciała doskonale czarnego w temperaturze około 6000 K. W tabeli podany jest podział promieniowania słonecznego w różnych pasmach. Około połowy jego całkowitej energii znajduje się w świetle widzialnym i ultrafiolecie, a druga połowa znajduje się w bliskiej i średniej podczerwieni (700–4000 nm).

Pasmo	Długość [nm]	Irradiancja [W/m2]	[%]
ultrafiolet	poniżej 350	62	4,5
bliski ultrafiolet	350–400	57	4,2
widzialne	400–700	522	38,2
bliska podczerwień	700–1000	309	22,6
podczerwień	powyżej 1000	417	30,5
stała słoneczna		1367	100,0

Transmisja światła widzialnego w atmosferze i wodzie

Współczynnik transmisji (w skali 0–1) atmosfery ziemskiej

Współczynnik absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w wodzie (skala logarytmiczna)

Światło widzialne jest w małym stopniu absorbowane zarówno przez atmosferę ziemską, jak i przez wodę.

Rysunek stałych optycznych wody (od 200 nm do 200 μm) przedstawia absorpcję w dużym zakresie długości fal. Na wykresie widać, że zakres światła widzialnego jest wyjątkowy. Współczynnik absorpcji jest kilka rzędów wielkości mniejszy w świetle widzialnym niż w paśmie ultrafioletu lub podczerwieni. Tylko w tym zakresie światło może przenikać w głąb oceanu (do około 100 m), tworząc tak zwaną strefę eufotyczną i dostarczając niezbędnej energii do produkcji fitoplanktonu. Jak wyjątkowy jest zakres 400–700 nm, można ocenić przez kontrast z promieniowaniem w bliskiej podczerwieni, które jest absorbowane przez warstwę około jednego milimetra na powierzchni oceanu (innymi słowy powierzchnia oceanu jest czarna w tym zakresie widmowym). Zakres 380–710 nm to równocześnie zakres promieniowania czynnego fotosyntetycznie.

Podobnie jest w atmosferze ziemskiej – w świetle widzialnym absorpcja przez gazy i chmury jest stosunkowo mała (porównaj rysunek), co umożliwia dotarcie promieniowania widzialnego do powierzchni Ziemi i oceanu. Obszary (długości fali) dużej transmisji nazywamy oknami atmosferycznymi. W świetle widzialnym (VIS) promieniowanie słoneczne jest stosunkowo mało absorbowane (okno optyczne). W bliskiej podczerwieni (NIR) widać szereg pasm absorpcyjnych pary wodnej.

Znaczna część promieniowania słonecznego jest pochłaniana lub odbijana przez ziemską atmosferę. Ultrafiolet pochłaniany jest w dużej mierze przez tlen, zwłaszcza w postaci ozonu (ozonosfera), podczerwień – przez gazy cieplarniane (metan, podtlenek azotu, dwutlenek węgla, para wodna). W związku z tym atmosfera ziemska jest przezroczysta głównie dla światła widzialnego.

Wobec tego, fizjologia oka (dobra zdolność widzenia w paśmie 400–700 nm) może być związana z faktem, że woda morska transmituje światło widzialne. Można również doszukiwać się powiązań ewolucyjnych między wykorzystywaniem światła przez barwniki fotosyntetyczne, fitochromy i fotoreceptory.