La sensibilità spettrale è l’efficienza relativa del rilevamento, della luce o di altri segnali, in funzione della frequenza o della lunghezza d’onda del segnale.

Nella neuroscienza visiva, la sensibilità spettrale viene utilizzata per descrivere le diverse caratteristiche dei fotopigmenti nelle cellule di bastoncelli e nelle cellule coniche nella retina dell’occhio. È noto che le cellule di bastoncelli sono più adatte alla visione scotopica e alle cellule coniche alla visione fotopica e che differiscono nella loro sensibilità alle diverse lunghezze d’onda della luce. È stato stabilito che la massima sensibilità spettrale dell’occhio umano in condizioni di luce diurna si trova ad una lunghezza d’onda di 555 nm, mentre di notte il picco si sposta a 507 nm.

Nella fotografia, film e sensori sono spesso descritti in termini di sensibilità spettrale, per integrare le loro curve caratteristiche che descrivono la loro reattività. Viene creato un database di sensibilità spettrale della telecamera e analizzato il suo spazio. Per i film a raggi X, la sensibilità spettrale viene scelta per essere appropriata ai fosfori che rispondono ai raggi X, piuttosto che essere correlata alla visione umana.

Nei sistemi di sensori, dove l’output è facilmente quantificabile, la responsività può essere estesa per essere dipendente dalla lunghezza d’onda, incorporando la sensibilità spettrale. Quando il sistema di sensori è lineare, la sua sensibilità spettrale e la sua reattività spettrale possono essere scomposti entrambi con funzioni di base simili. Quando la reattività di un sistema è una funzione monotona fissa non lineare, tale non linearità può essere stimata e corretta, per determinare la sensibilità spettrale dai dati spettrali di input-output tramite metodi lineari standard.

Le risposte delle cellule di coni e bastoncelli della retina, tuttavia, hanno una risposta non lineare molto dipendente dal contesto (accoppiata), che complica l’analisi delle loro sensibilità spettrali dai dati sperimentali. Nonostante queste complessità, tuttavia, la conversione degli spettri di energia luminosa allo stimolo efficace, l’eccitazione del photopigment, è piuttosto lineare, e le caratterizzazioni lineari come la sensibilità spettrale sono quindi abbastanza utili nel descrivere molte proprietà della visione a colori.

La sensibilità spettrale viene talvolta espressa come efficienza quantica, cioè come probabilità di ottenere una reazione quantica, come un elettrone catturato, a un quanto di luce, in funzione della lunghezza d’onda. In altri contesti, la sensibilità spettrale viene espressa come risposta relativa per energia luminosa, piuttosto che per quantum, normalizzata a un valore di picco di 1, e viene utilizzata un’efficienza quantica per calibrare la sensibilità a quella lunghezza d’onda di picco. In alcune applicazioni lineari, la sensibilità spettrale può essere espressa come una risposta spettrale, con unità come gli ampere per watt.