エネルギーとしての光

概要

光合成を行うために必要なエネルギーは、一般的に太陽からの光です。その電磁粒子は、光子と呼ばれ、波長によって決められた量のエネルギーを持ちます。すべての波長は、電磁スペクトルと呼ばれる範囲に含まれます。植物は、400〜700nmの波長を利用して光合成を行います。植物は主にクロロフィルaと呼ばれる色素を使用して、赤と青の光を吸収し、緑の光を反射するため、葉が緑色に見えるのです。

光子

光子とは、個別の電磁粒子またはエネルギーの束です。光子は常に運動しており、光の速さで移動します。光子は、波の性質と同様に、周波数、波長、振幅によって特徴づけられます。高い周波数の波は、多くのエネルギーを伝え、波長が短く、長い波長の波は、少ないエネルギーを伝え、低い周波数を持ちます。この取り得る波長の全範囲は電磁スペクトルとして知られます。

光合成の吸収スペクトル

ほとんどの生物にとって光合成は、400～700ナノメートルの青～緑～赤の可視光領域に該当する、小さな電磁スペクトル領域に依存します。しかし、生物の中には赤外線を使って光合成を行うものもあります。

植物では、色素分子ごとに特定の波長の光を吸収し、それぞれの分子に異なる吸収スペクトルがあります。例えば、葉に最も豊富な色素分子であるクロロフィルaは、赤と青の光のみ吸収します。クロロフィルaはスペクトルの緑色成分を反射するため、人間の目には葉が緑色に見えます。植物は、光を吸収するために別の色素も使います。例えば、オレンジや赤の光を吸収するフィコシアニン、紫外線、紫、青、青緑、橙赤の光を吸収するカロテン、青や紫外線を吸収するキサントフィルなどです。