Promieniowanie elektromagnetyczne to zaburzenie pola elektromagnetycznegopole elektromagnetycznepola elektromagnetycznego rozchodzące się w przestrzeni w postaci fal. Jest jedną z wielu form rozprzestrzeniania się energii w przestrzeni. Fale elektromagnetyczne są strumieniami fotonówfotonfotonów, czyli cząstek elementarnych promieniowania, niemających masy i stanowiących kwantykwantkwanty (porcje) energii. Nie jest ono po prostu falą, ale jest skwantowane (energia zmienia się tylko w ściśle określonych porcjach); łączy w sobie zarówno cechy fali, jak i cząsteczki.
Fale elektromagnetyczne mogą zostać uporządkowane zgodnie z charakteryzującymi je parametrami - długością i częstotliwością fali. Takie uporządkowanie nazywa się widmem (spectrum) elektromagnetycznym.

Energia fotonów jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali. Oznacza to, że im krótsza fala elektromagnetyczna, tym więcej energii ze sobą niesie, i odwrotnie – im dłuższa fala elektromagnetyczna, tym mniej niesie energii. 

Światło widzialne to część promieniowania elektromagnetycznego z zakresu fal od 380 do 750 nm (nanometrów), na który reagują fotoreceptoryfotoreceptoryfotoreceptory obecne w siatkówcesiatkówkasiatkówce ludzkiego oka. Człowiek postrzega światło widzialne jako białe, choć składa się ono z mieszaniny fal o różnej długości.

Światło widzialne wykorzystywane jest przez organizmy żywe w procesie fotosyntezyfotosyntezafotosyntezy. Organizmy fotoautotroficzneorganizm fotoautotroficznyOrganizmy fotoautotroficzne (rośliny, protisty roślinopodobne, sinice) zawierają barwniki fotosyntetycznebarwniki fotosyntetycznebarwniki fotosyntetyczne zdolne do absorpcji, czyli pochłaniania, promieniowania elektromagnetycznego w zakresie światła widzialnego. Pojedyncze barwniki fotosyntetyczne są niskocząsteczkowymi związkami chemicznymi, dlatego w strukturach komórkowych są one organizowane w kompleksy barwnikowo‑białkowo‑lipidowe zwane fotosystemami (fotoukładami, oznaczane jako PS, od angielskiej nazwy: photosystem). Pojedynczy fotosystem składa się z kilkuset cząsteczek barwnika zorganizowanych w strukturę przypominającą antenę, w środku której znajduje się centrum reakcji. Więcej informacji na temat organizacji barwników fotosyntetycznych w fotosystemy, ich budowie i rodzajach znajdziesz w materiale pt. „Wędrówki elektronów i protonów”.

Absorbowany fotonfotonfoton wzbudza elektron jednego z atomów wchodzących w skład cząsteczki barwnika fotosyntetycznego. Oznacza to, że elektron dotychczas znajdujący się w stanie podstawowym w wyniku pochłonięcia energii fotonu przechodzi w stan wzbudzenia. Przejawia się to przeniesieniem elektronu na powłokę elektronową o wyższym poziomie energetycznym. W fotosystemach energia wzbudzenia może być przekazywana między cząsteczkami barwników fotosyntetycznych tworzących układ antenowy i w konsekwencji doprowadzić do wzbudzenia oraz wybicia elektronu z cząsteczki głównego barwnika fotosyntetycznego, znajdującego się w centrum reakcji. Wybity elektron zasilony energią fotonu jest przyjmowany przez cząsteczkę pierwotnego akceptora elektronówpierwotny akceptor elektronówpierwotnego akceptora elektronów, a następnie przekazywany na kolejne kompleksy białek przenośnikowych.

Proces absorpcji energii promieniowania światła widzialnego dotyczy wielu cząsteczek barwników fotosyntetycznych. Energia wybitych elektronów jest wykorzystywana  przez organizmy fotoautotroficzne do syntezy związków organicznych.

Fotosynteza jest procesem metabolicznym zależnym od światła widzialnego. Pozostałe składowe promieniowania elektromagnetycznego nie mają wpływu na jej przebieg. Dzieje się tak dlatego, że światło widzialne dociera do powierzchni Ziemi i zawiera odpowiednią ilość energii, aby wzbudzić cząsteczki barwników fotosyntetycznych. Promieniowanie o większej długości fali, np. podczerwone, także przenika ziemską atmosferę, ale ma mniejszą energię od światła widzialnego, zatem nie wzbudza cząsteczek barwników fotosyntetycznych. Promieniowanie o mniejszej długości fali, np. ultrafioletowe, w większości jest pochłanianie przez warstwę ozonową, jednak częściowo przenika przez atmosferę. Ultrafiolet niesie ze sobą więcej energii niż światło widzialne, co doprowadza do uszkodzenia barwników fotosyntetycznych. Światło widzialne jest więc czynnikiem niezbędnym do przebiegu procesu fotosyntezy.

Słownik