La energía necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis es la luz, normalmente la radiación del sol. Las partículas electromagnéticas se llaman fotones y llevan una cantidad definida de energía, dependiendo de la longitud de onda. Todas las longitudes de onda están dentro de un rango llamado espectro electromagnético. Las plantas llevan a cabo la fotosíntesis utilizando longitudes de onda que van de 400 a 700 nm. Utilizan principalmente un pigmento llamado clorofila a que absorbe la luz roja y azul y refleja la luz verde, razón por la cual las hojas aparecen verdes.
Un fotón es una partícula electromagnética discreta o un haz de energía. Siempre está en movimiento y viaja a la velocidad de la luz. Los fotones se caracterizan por su frecuencia, longitud de onda y amplitud, similares a las propiedades de una onda. Las ondas con frecuencias más altas transmiten más energía y tienen longitudes de onda más cortas que las longitudes de onda más largas que transmiten menos energía y tienen frecuencias más bajas. El rango de todas las longitudes de onda posibles se conoce como el espectro electromagnético.
Para la mayoría de los organismos, la fotosíntesis se basa en un pequeño segmento del espectro electromagnético, es decir, la porción visible que oscila entre 400 y 700 nanómetros, de azul a verde a rojo. Sin embargo, algunos organismos pueden llevar a cabo la fotosíntesis utilizando luz infrarroja.
En las plantas, diferentes moléculas de pigmento absorben longitudes de onda específicas de la luz, dando a cada molécula un espectro de absorción distinto. Por ejemplo, la clorofila a—la molécula de pigmento más abundante en las hojas— sólo absorbe la luz roja y azul. La clorofila a refleja la porción verde del espectro, dejando que las hojas de las plantas aparezcan verdes para el ojo humano. Las plantas también utilizan pigmentos adicionales para absorber la luz. Por ejemplo, tienen fitocianina que absorbe la luz naranja y roja, carotenos que absorben la luz ultravioleta, violeta, azul, azul-verde y naranja-roja, y xantofilas que absorben la luz azul y ultravioleta.
