Viditelné spektrum (někdy též optické spektrum) je část elektromagnetického spektra, která je viditelná (detekovatelná) lidským okem. Elektromagnetické záření v tomto rozsahu vlnových délek se nazývá viditelné světlo nebo jednoduše světlo. Viditelné spektrum nemá přesné hranice; typické lidské oko reaguje na vlnové délky od 400 do 700 nm, ačkoli někteří lidé mohou být schopni vnímat vlnové délky od 380 do 780 nm. Z hlediska frekvence to odpovídá pásmu v okolí 450-750 terahertzů. Oko přizpůsobené světlu má obvykle maximální citlivost při vlnové délce kolem 555 nm, v zelené oblasti optického spektra (viz: funkce svítivosti). Spektrum však neobsahuje všechny barvy, které lidské oči a mozek dokáží rozlišit. Chybí například hnědá, růžová a purpurová, protože potřebují směs více vlnových délek.
Vlnové délky viditelné okem procházejí také „optickým oknem“, tedy oblastí elektromagnetického spektra, která prochází zemskou atmosférou z velké části bez útlumu (ačkoli modré světlo je rozptýleno více než červené, což je důvod, proč je obloha modrá). Odezva lidského oka je definována subjektivním testováním (viz CIE), ale atmosférická okna jsou definována fyzikálním měřením. „Viditelné okno“ se tak nazývá proto, že překrývá spektrum lidské viditelné odezvy; okna blízké infračervené oblasti (NIR) leží těsně mimo oblast lidské odezvy a okna střední vlnové délky infračerveného záření (MWIR) a dlouhé vlnové délky nebo vzdáleného infračerveného záření (LWIR nebo FIR) jsou daleko za oblastí lidské odezvy.
Oči mnoha živočišných druhů vnímají jiné vlnové délky než spektrum viditelné lidským okem. Například mnoho druhů hmyzu, jako jsou včely, vidí světlo v ultrafialové oblasti, což je užitečné při hledání nektaru v květech. Z tohoto důvodu mohou druhy rostlin, jejichž životní cykly jsou spojeny s opylováním hmyzem, vděčit za svůj reprodukční úspěch spíše svému vzhledu v ultrafialovém světle než tomu, jak barevné se jeví našim očím.
Bílé světlo rozptýlené hranolem do barev optického spektra.
Historické použití termínu
Dva z prvních výkladů optického spektra pochází od Isaaca Newtona, který napsal své Optické klamy, a od Goetha v jeho Teorii barev.
Newton poprvé použil slovo spektrum (latinsky „vzhled“ nebo „zjevení“) v roce 1671 při popisu svých pokusů v optice. Newton pozoroval, že když úzký paprsek slunečního světla dopadá pod úhlem na stěnu skleněného hranolu, část se odráží a část paprsku prochází sklem a objevuje se jako různobarevné pruhy. Newton předpokládal, že světlo se skládá z „korpuskulí“ (částic) různých barev a že různé barvy světla se v průhledné hmotě pohybují různou rychlostí, přičemž červené světlo se ve skle pohybuje rychleji než světlo fialové. Výsledkem bylo, že červené světlo se při průchodu hranolem ohýbalo (lámalo) méně ostře než světlo fialové, čímž vzniklo spektrum barev.
Newtonův barevný kruh zobrazující barvy odpovídající hudebním notám a symbolům planet.
Newton rozdělil spektrum na sedm pojmenovaných barev: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou, indigovou a fialovou; neboli ROY G. BIV. Sedm barev si vybral z přesvědčení, odvozeného od starořeckých filozofů, že existuje souvislost mezi barvami, hudebními tóny, známými objekty ve sluneční soustavě a dny v týdnu. Lidské oko je na frekvence indigové barvy poměrně necitlivé a někteří jinak dobře vidící lidé nedokážou indigovou barvu odlišit od modré a fialové. Z tohoto důvodu někteří komentátoři včetně Isaaca Asimova navrhovali, aby indigo nebylo považováno za samostatnou barvu, ale pouze za odstín modré nebo fialové.
Johann Wolfgang von Goethe tvrdil, že spojité spektrum je složený jev. Zatímco Newton zužoval paprsek světla, aby tento jev izoloval, Goethe pozoroval, že při širší cloně žádné spektrum neexistuje – spíše existují červenožluté okraje a modrofialové okraje s bílou barvou mezi nimi a spektrum vzniká pouze tehdy, když se tyto okraje přiblíží natolik, že se překrývají.
V současné době se obecně uznává, že světlo se skládá z fotonů (které vykazují některé vlastnosti vlny a některé vlastnosti částice; viz Dualita vlny a částice) a že veškeré světlo se ve vakuu šíří stejnou rychlostí (rychlost světla). Rychlost světla v materiálu je nižší než rychlost světla ve vakuu a poměr rychlostí se nazývá index lomu materiálu. V některých materiálech, tzv. nedisperzních, se rychlost různých frekvencí (odpovídajících různým barvám) nemění, a proto je index lomu konstantní. V jiných (disperzních) materiálech však index lomu (a tedy i rychlost) závisí na frekvenci v souladu s disperzním vztahem: jedním z takových materiálů je sklo, které umožňuje skleněným hranolům vytvářet z bílého světla optické spektrum.
Ačkoli je spektrum spojité, a proto neexistují jasné hranice mezi jednou a druhou barvou, lze přibližně použít následující rozsahy: