แสงเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค ในกรณีที่แสงเป็นคลื่น เราจะเรียกว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ในเชิงอนุภาค เราจะเรียกอนุภาคของแสงว่า โฟตอน แสงจากดวงอาทิตย์ประกอบไปด้วยรังสีของคลื่นที่มีความถี่ต่าง ๆ กัน โดยเรียงจากความถี่สูงไปถึงความถี่ต่ำ ความยาวคลื่นน้อยไปถึงความยาวคลื่นมาก ได้ดังนี้ รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์, รังสีอัลตราไวโอเลต, แสงขาวหรือแสงที่ตามองเห็น (Visible light), รังสีอินฟราเรด (Infrared, IR), คลื่นไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ แต่รังสีหลัก ๆ ที่มีความเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต ได้แก่ รังสีอัลตราไวโอเลต แสงขาวหรือแสงที่ตามองเห็น และรังสีอินฟราเรด  สำหรับแสงขาวหรือแสงที่ตามองเห็น จะส่องลงมายังพื้นโลกประมาณ 42.3% โดยเป็นรังสีที่พืชจะนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งกลายเป็นแหล่งที่มาของอาหารของมนุษย์ต่อไป ทั้งนี้ปริมาณรังสีจะขึ้นกับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ละติจูด ฤดูกาล ช่วงเวลาของแต่ละวัน ปริมาณของเมฆ

การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

H2O + CO2 + คลอโรฟิลล์/แสงสว่าง => C6H12O6 + O2 + H2O
สมการเคมีของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นสมการเคมีที่หลายคนน่าจะคุ้นเคยกันดี โดยพืชจะเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ต้องมีแสง น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารตั้งต้น จากนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้นที่คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) ซึ่งเป็นหน่วยเล็ก ๆ หน่วยหนึ่งในเซลล์พืช เพื่อให้ได้สารประกอบจำพวกคาร์โบไฮเดรตออกมาเป็นผลิตภัณฑ์

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชแบ่งเป็น 2 ขั้นตอน ซึ่งต่อเนื่องและเกี่ยวพันกันอย่างที่ไม่สามารถแยกออกจากกันได้
กระบวนการแรก คือ ปฏิกิริยาที่ต้องใช้แสง ปฏิกิริยานี้เป็นการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี และได้ออกซิเจนออกมา โดยภายในคลอโรพลาสต์จะประกอบไปด้วยคลอโรฟิลล์ ทำหน้าที่ดูดกลืนพลังงานจากแสงอาทิตย์เข้าสู่เซลล์​ โฟตอนของพลังงานแสงจะเดินทางเข้าสู่โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ พร้อมทั้งส่งพลังงานผ่านกระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron Transport Chain) ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง จากนั้นจะมีกระบวนการสร้างโมเลกุล ATP ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในการสร้างโมเลกุลของน้ำตาลในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงขั้นตอนที่ 2 ต่อไป
กระบวนการที่สอง คือ วัฏจักรคัลวิน (Calvin cycle) เป็นการนำพลังงานเคมีที่ได้จากขั้นตอนแรก รวมกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และได้น้ำตาลหรือสารประกอบคาร์โบไฮเดรตรูปแบบอื่น ๆ ออกมาเป็นผลิตภัณฑ์

ต้นไม้สังเคราะห์ด้วยแสงจากหลอดไฟได้หรือไม่

จากการศึกษากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งที่พืชต้องการก็คือแสง โดยไม่ได้ระบุว่าจะต้องเป็นแสงที่มาจากแหล่งใด เพราะสิ่งที่พืชต้องการจริง ๆ ก็คือ พลังงานจากโฟตอนของแสง ดังนั้น แม้ว่าเราจะปลูกพืชไว้ในร่มโดยไม่สัมผัสกับแสงแดด พืชก็จะยังคงดำรงชีวิตต่อไปได้ ตราบเท่าที่มันยังได้รับโฟตอนของแสงจากแหล่งใดแหล่งหนึ่งอย่างเพียงพอ ดังนั้น ไม่ว่าแสงจะเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันหรือปฏิกิริยาอื่น ๆ แต่เมื่อมีความร้อนกระทั่งมีแสงเกิดขึ้น และแสงนั้นประกอบไปด้วยโฟตอน แม้แต่แสงจากหลอดไฟฟ้าก็สามารถช่วยให้พืชเติบโตได้

สำหรับในประเทศเขตอากาศหนาวที่ไม่ได้มีแสงอาทิตย์ตลอดทั้งปี เช่น ไอซ์แลนด์ ฟินแลนด์ หรือแอนตาร์กติกา หรือการเปลี่ยนแปลงจากป่าเป็นอาคารสูง หรือการปลูกต้นไม้ขนาดเล็กไว้ในอาคาร ทำให้ต้นไม้ไม่ได้รับแสงแดดจากดวงอาทิตย์ แสงจากหลอดไฟฟ้าก็อาจจะเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง แต่เนื่องจากแสงขาวที่เรามองเห็น แท้จริงแล้วประกอบไปด้วยแสงสี 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง ซึ่งมีความยาวคลื่น ความถี่ และพลังงานไม่เท่ากัน และต้นไม้จะเจริญเติบโตดีภายใต้แสงสีต่าง ๆ ไม่เท่ากัน ดังนั้น หลอดไฟ LED ที่ให้แสงเฉพาะสี จึงเป็นประโยชน์อย่างมาก เพราะมันช่วยลดความแตกต่างระหว่างแสงไฟประดิษฐ์และแสงแดดได้อย่างดี โดยพืชสีเขียวดูดซับพลังงานจากความยาวคลื่นของแสงสีแดงและสีฟ้า/สีม่วง ซึ่งอยู่บริเวณปลายทั้งสองด้านของแถบสเปกตรัมได้ดีที่สุด แสงสีที่ทำให้พืชเจริญเติบโตได้ดีจึงเป็นแสงสีแดงและแสงสีฟ้า/ม่วง และพืชจะสะท้อนคลื่นแสงสีเขียวและสีเหลืองออกมา (ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงเห็นพืชเป็นสีเขียว) แต่ก็ใช่ว่าพืชจะไม่ใช้แสงสีเขียวเลย เพราะคลื่นแสงสีเขียวและสีเหลืองที่พืชสะท้อนออกมานั้นเป็นเพียงส่วนน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณที่มันนำไปใช้

ในบรรดาแสงประดิษฐ์ หลอด LED (Light Emitting Diodes) น่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับพืช เพราะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการเปล่งแสงสีแดงและสีฟ้า/ม่วง มีความเข้มสูงซึ่งหมายถึงว่าพืชจะได้รับโฟตอนที่มากกว่าและสามารถสังเคราะห์แสงได้มีประสิทธิภาพมากกว่า อีกทั้งยังเกิดความร้อนน้อยกว่า และประหยัดพลังงานมากกว่า เมื่อเทียบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้

แม้ว่าแสงสีแดงและแสงสีฟ้าจะเป็นสีที่พืชดูดซับพลังงานได้ดี แต่งานวิจัยบางงาน ก็แสดงให้เห็นถึงผลที่เกิดจากการให้แสงสีเฉพาะกับพืช เช่น งานวิจัยทดลองปลูกผักกาดหอมภายใต้แสงจากหลอด LED สีแดง ซึ่งผลคือ ก้านของผักกาดหอมยาวกว่าผักกาดหอมที่ปลูกในแสงสีขาว เนื่องจากแสงสีฟ้าที่อยู่ในแสงขาวจะช่วยต้านการยืดของก้านผักกาดหอมที่มากเกินไป หรืองานวิจัยโดย Michigan State University Extension ที่สังเกตความแตกต่างของการเจริญเติบโตของเมล็ดมะเขือเทศ ซัลเวีย และพิทูเนีย ภายใต้แสงสีฟ้า เขียว และแดง จากหลอด LEDs และพบว่า แสงสีฟ้าจะยับยั้งการยืดออกของลำต้นของพืช ซึ่งเป็นไปในทิศทางเดียวกัน

ใครที่ปลูกต้นไม้ในอาคารหรือสำนักงานก็อาจจะสบายใจได้ในระดับหนึ่งว่า ต้นไม้สามารถสังเคราะห์แสงภายใต้แสงจากหลอดไฟได้ แต่ควรศึกษาธรรมชาติของต้นไม้ชนิดนั้น ๆ ด้วยว่าต้องการแสงมากน้อยเพียงใด เพราะบางครั้งแสงขาวจากหลอดไฟธรรมดาภายในบ้านหรือในสำนักงานก็อาจจะไม่เพียงพอต่อการนำไปสังเคราะห์ด้วยแสงของต้นไม้บางประเภท ซึ่งอาจทำให้ใบของต้นไม้เหี่ยวเฉาหรือเล็กกว่าปกติได้

บทความที่เกี่ยวข้อง
- แสงเป็นคลื่นหรืออนุภาคกันแน่
- การสังเคราะห์ด้วยแสง
- คลอโรฟิลล์กับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
- 15 ไอเดียจัดวางสวนกระถางไซส์มินิในบ้าน สร้างพื้นที่สีเขียว