La sensibilidad espectral es la eficiencia relativa de detección, de luz u otra señal, como una función de la frecuencia o longitud de onda de la señal.

En la neurociencia visual, la sensibilidad espectral se utiliza para describir las diferentes características de los fotopigmentos en las células de la barra y las células del cono en la retina del ojo. Se sabe que las células de barra son más adecuadas para la visión escotópica y las células de cono para la visión fotópica, y que difieren en su sensibilidad a diferentes longitudes de onda de luz. Se ha establecido que la sensibilidad espectral máxima del ojo humano en condiciones de luz diurna es a una longitud de onda de 555 nm, mientras que en la noche el pico cambia a 507 nm.

En fotografía, la película y los sensores a menudo se describen en términos de su sensibilidad espectral, para complementar sus curvas características que describen su capacidad de respuesta. Se crea una base de datos de sensibilidad espectral de la cámara y se analiza su espacio. Para películas de rayos X, la sensibilidad espectral se elige para que sea apropiada para los fósforos que responden a los rayos X, en lugar de estar relacionada con la visión humana.

En los sistemas de sensores, donde la salida se cuantifica fácilmente, la capacidad de respuesta se puede extender para que sea dependiente de la longitud de onda, incorporando la sensibilidad espectral. Cuando el sistema del sensor es lineal, su sensibilidad espectral y su capacidad de respuesta espectral pueden descomponerse con funciones básicas similares. Cuando la capacidad de respuesta de un sistema es una función no lineal monotónica fija, esa no linealidad puede estimarse y corregirse para determinar la sensibilidad espectral a partir de datos de entrada / salida espectrales a través de métodos lineales estándar.

Sin embargo, las respuestas de las células de bastón y cono de la retina tienen una respuesta no lineal (acoplada) muy dependiente del contexto, lo que complica el análisis de sus sensibilidades espectrales a partir de los datos experimentales. Sin embargo, a pesar de estas complejidades, la conversión de los espectros de energía de la luz al estímulo efectivo, la excitación del fotopigmento, es bastante lineal, y las caracterizaciones lineales tales como la sensibilidad espectral son por lo tanto bastante útiles para describir muchas propiedades de la visión del color.

La sensibilidad espectral a veces se expresa como una eficiencia cuántica, es decir, como la probabilidad de obtener una reacción cuántica, como un electrón capturado, a un cuanto de luz, como una función de la longitud de onda. En otros contextos, la sensibilidad espectral se expresa como la respuesta relativa por energía lumínica, en lugar de por cuántica, normalizada a un valor máximo de 1, y se usa una eficiencia cuántica para calibrar la sensibilidad en esa longitud de onda máxima. En algunas aplicaciones lineales, la sensibilidad espectral se puede expresar como una respuesta espectral, con unidades tales como amperios por vatio.