Se llama espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible: el ojo humano típico responderá a longitudes de onda de 380 a 750 nm, aunque en casos excepcionales algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 310 hasta 1050 nm. Los arcos iris son un ejemplo de refracción del espectro visible. El «color más visible» es el amarillo.
La correspondiente longitud de onda en el agua y en otros medios está reducida por un factor igual al índice de refracción. En términos de frecuencia, esta corresponde a una banda en el campo de valores entre 450 y 750 nm. Un ojo adaptado a la luz generalmente tiene como máxima sensibilidad un valor de 555 nm, en la región verde del espectro visible. El espectro, sin embargo, no contiene todos los colores que los ojos humanos y el cerebro puedan distinguir; marrón, rosado, magenta, dorado, plateado y negro están ausentes, por ejemplo, porque necesitan la mezcla de múltiples longitudes de onda.
La longitud de onda visible al ojo también pasa a través de una ventana óptica, la región del espectro electromagnético pasa muy atenuada a través de la atmósfera terrestre (a pesar de que la luz azul es más dispersa que la luz roja, que es la razón del color del cielo). La respuesta del ojo humano está definida por una prueba subjetiva, pero las ventanas atmosféricas están definidas por medidas físicas. A la ventana visible se le llama así porque esta superpone la respuesta humana visible al espectro; la ventana infrarroja está ligada a la ventana de respuesta humana y la longitud de onda media infrarroja, la longitud de onda infrarroja lejana están muy lejos de la región de respuesta humana.
Los ojos de muchas especies perciben longitudes de onda diferentes de las del espectro visible del ojo humano. Por ejemplo, muchos insectos, tales como las abejas pueden ver la luz ultravioleta que es útil para encontrar el néctar en las flores. Por esta razón, los éxitos reproductivos de las especies de plantas cuyos ciclos de vida están vinculados con la polinización de los insectos, dependen de que produzcan emisión ultravioleta, más bien que del colorido aparente a los ojos humanos.
En el siglo XIII, Roger Bacon teorizó que los arcoíris se producían por un proceso similar al paso de la luz a través de un vaso de agua.
La primera explicación del espectro visible viene de Isaac Newton, quien escribió en su Opticks sus estudios sobre la dispersión y agrupación de la luz blanca mediante el uso de prismas. Newton usó por primera vez la palabra espectro (del latín, "apariencia" o "aparición") en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó que cuando un estrecho haz de luz solar incide sobre un prisma de vidrio triangular con un ángulo, una parte se refleja y otra pasa a través del vidrio, mostrando diferentes bandas de colores. La hipótesis de Newton era que la luz estaba hecha por corpúsculos (partículas) de diferentes colores y que la diferencia en los colores era debido a la diferencia de velocidades de cada uno de ellos, de modo que en un medio transparente, la luz roja era más veloz que la luz violeta. El resultado es que la luz roja se doblaba (refractaba) menos que la luz violeta cuando pasaban a través del prisma, creando el espectro de colores.
Newton dividió el espectro en siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil (índigo) y violeta, inspirado por una creencia procedente de los sofistas de la antigua Grecia que decían que había una conexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y los objetos conocidos del sistema solar. Este esquema de siete colores ha recibido críticas como la de Isaac Asimov, sugiriendo que el añil debería dejar de ser tomado como un color entre el azul y el violeta. Sin embargo, se debe tomar en cuenta que en el idioma inglés, el término blue es amplio e incluye varias longitudes de onda que van del dark blue al sky blue o light blue, mientras que en español y otros idiomas, azul y celeste están diferenciados. Además el añil o índigo era un tinte común de su tiempo, con el que se teñían los trajes y su tono bien azulado no se encuentra normalmente entre el azul y el violeta, sino entre el azul y el azul verde, lo que significa que es común que se malinterpreten los descubrimientos de Newton y que el término blue sea una referencia a los tonos azul claros. Una equivalencia más real de los 7 colores sería la siguiente:
Johann Wolfgang von Goethe en su Teoría de los colores, sostuvo que el espectro continuo era un fenómeno compuesto. Mientras que Newton redujo a haces de luz para aislar el fenómeno, Goethe observaba que con una apertura más amplia no había en el espectro bordes amarillos ni del azul-cían con blanco entre ellos y el espectro solo aparecía cuando esos bordes eran muy cercanos al solapamiento.
Ahora se acepta generalmente que la luz está compuesta de fotones (que tienen algunas de las propiedades de una onda y algunas de partícula) y que toda la luz viaja a la misma velocidad en el vacío (velocidad de la luz). La velocidad de la luz en un material es menor a la misma en el vacío y la proporción de velocidad es conocida como el Índice de refracción de un material. En algunos materiales, conocidos como no dispersivos, la velocidad de diferentes frecuencias (correspondientes a los diferentes colores) no varía y así el índice refractario es constante. Sin embargo, en otros materiales (dispersos), el índice de refracción (y así su velocidad) depende de la frecuencia acorde con una relación de dispersión. Los arcoíris son un ejemplo ideal de refracción natural del espectro visible.
Los colores del arcoíris en el espectro visible incluye todos esos colores que pueden ser producidos por la luz visible de una sola longitud de onda (violeta, azul, celeste, verde, amarillo, naranja y rojo), los colores del espectro puro o monocromáticos. El espectro visible no agota los colores que el hombre es capaz de distinguir.Los colores sin saturar como el rosa, o variaciones del púrpura como el magenta no pueden reproducirse con una sola longitud de onda. El violeta monocromático aparece por un efecto de activación por "segundo armónico" en los receptores rojos del ojo humano ante la luz azul de alta frecuencia.
A pesar de que el espectro es continuo no hay cantidades vacías entre uno y otro color, los rangos anteriores podrían ser usados como una aproximación.
Los estudios científicos de objetos basados en el espectro de luz que emiten es llamado espectroscopia. Una aplicación particularmente importante de este estudio es en la astronomía donde los espectroscopios son esenciales para analizar propiedades de objetos distantes. La espectroscopia astronómica utiliza difracción de alta dispersión para observar espectros de muy altas resoluciones espectrales. El helio fue lo primero que se detectó en el análisis del espectro del sol; los elementos químicos pueden ser detectados en objetos astronómicos por las líneas espectrales y las líneas de absorción; la medida de líneas espectrales puede ser usada como medidas de corrimiento al rojo o corrimiento al azul de objetos distantes que se mueven a altas velocidades. El primer exoplaneta en ser descubierto fue el encontrado por el análisis de efecto Doppler de estrellas a las que su alta resolución que variaba su velocidad radial tan pequeña como unos pocos metros por segundo podrían ser detectadas: la presencia de planetas fue revelada por su influencia gravitacional en las estrellas analizadas.
Los dispositivos de visualización en color (como la televisión o la pantalla de ordenador) mezclan los colores rojo, verde y azul para generar el espectro de color. En la ilustración, las barras estrechas inferiores de rojo, azul y verde muestran las mezclas relativas de estos tres colores usados para producir el color que se enseña arriba.
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