الطاقة اللازمة لإجراء عملية التمثيل الضوئي هي ضوء _ عادةً الإشعاع من الشمس. تسمى الجسيمات الكهرومغناطيسية بالفوتونات وتحمل كمية محددة من الطاقة تعتمد على الطول الموجي. تقع جميع الأطوال الموجية ضمن نطاق يسمى الطيف الكهرومغناطيسي. تقوم النباتات بعملية التمثيل الضوئي باستخدام أطوال موجية تتراوح من ٤٠٠ إلى ٧٠٠ نانومتر. يستخدمون أساساً صبغة تسمى الكلوروفيل a تمتص الضوء الأحمر والأزرق وتعكس الضوء الأخضر وهذا هو سبب ظهور الأوراق باللون الأخضر.
الفوتون عبارة عن جسيم كهرومغناطيسي منفصل أو حزمة طاقة. إنه دائماً في حالة حركة ويسافر بسرعة الضوء. تتميز الفوتونات بترددها وطولها الموجي وسعتها ، على غرار خصائص الموجة. تنقل الموجات ذات الترددات الأعلى طاقة أكبر ولها أطوال موجية أقصر من الأطوال الموجية الأطول التي تنقل طاقة أقل وترددات أقل. يُعرف نطاق جميع الأطوال الموجية الممكنة بالطيف الكهرومغناطيسي.
بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، يعتمد التمثيل الضوئي على جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي ، أي الجزء المرئي الذي يتراوح من ٤٠٠ إلى ٧٠٠ نانومتر ، من الأزرق إلى الأخضر إلى الأحمر. ومع ذلك ، يمكن لعدد قليل من الكائنات الحية إجراء عملية التمثيل الضوئي باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء.
في النباتات ، تمتص جزيئات الصباغ المختلفة أطوال موجية محددة من الضوء ، مما يمنح كل جزيء طيف امتصاص مميزاً. على سبيل المثال ، الكلوروفيل a _ جزيء الصبغة الأكثر وفرة في الأوراق _ يمتص الضوء الأحمر والأزرق فقط. يعكس الكلوروفيل a الجزء الأخضر من الطيف ، مما يجعل أوراق النبات تبدو خضراء للعين البشرية. تستخدم النباتات أيضاً أصباغاً إضافية لامتصاص الضوء. على سبيل المثال ، لديهم الفيكوسيانين الذي يمتص الضوء البرتقالي والأحمر ، والكاروتين الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية والبنفسجية والأزرق والأخضر والأزرق والأحمر البرتقالي ، والزانثوفيل الذي يمتص الضوء الأزرق والأشعة فوق البنفسجية.
