Réponse courte
Le spectre visible a l'énergie la plus élevée de la lumière du soleil à la surface de la terre, ce qui explique l'emplacement brut du spectre visible dans la vie sur terre. La gamme de fréquences spécifique varie selon les espèces et peut être expliquée par des stratégies de survie spécifiques à l'espèce.

Contexte
Lorsque vous regardez le spectre de la lumière solaire à la surface de la terre, le fort a la plus haute intensité (fig. 1).

^{Irradiation solaire. Source: Université de Californie.}

Il est donc logique d'utiliser la gamme de fréquences la plus représentée à la lumière du soleil comme point de départ.

La question devient alors: pourquoi les humains utilisent-ils environ 400 à 700 nm , et non l'infrarouge ou les UV? Cela peut s'expliquer parce que nous n'en avons pas besoin. Notre gamme a été supposée être liée aux comportements de recherche de nourriture et notre système visuel est particulièrement sensible dans la gamme de fréquences de la coloration des fruits (mûrs) , qui est censée avoir été d'un grand bénéfice pour nos ancêtres hominidés (Osorio & Vorobyev, 1996).

Pourquoi alors les animaux étendent leur vision en UV ? De nombreux poissons, amphibiens, reptiliens, aviaires et certaines espèces de mammifères utilisent la vision UV. De nombreux oiseaux peuvent identifier le nectar et les baies réfléchis par les UV, et les plumages réfléchissant les UV chez les oiseaux, et les écailles des poissons sont utilisées pour la reconnaissance (Shi & Yokoyama, 2003 ). De plus, certaines espèces d'arthropodes sont connues pour utiliser la vision UV pour réduire les distorsions de réflexion de la lumière sous l'eau, comme chez la crevette mante qui présente 12 types de photorécepteurs (contre quatre chez l'homme) ( Thoen et al ., 2014).

Pourquoi alors les animaux étendent-ils leur plage dynamique dans l ' infrarouge ? Un effet bénéfique notable de la perception de l'infrarouge est la détection de la chaleur corporelle . La génération de chaleur s'accompagne de la génération de lumière infrarouge. La détection de cette lumière émise est très utile pour les prédateurs nocturnes, comme le serpent à sonnette (Hartline & Newman, 1982).

<sub>Références
- Hartline & Newman, Sci Am (1982); 246 (3): 116-27
- Osorio & Vorobyev, Proc Roc Soc B (1996 ); 263 (1370)
- Shi & Yokoyama, PNAS (2003); 100 (142003): 8308-13
- Thoen et al., Science (2014); 343 (6169): 411-3</sub>

<sub>Lectures complémentaires
1. Notre vision des couleurs est-elle calibrée en fonction du ciel, de la végétation et du sang?
2. Y a-t-il une raison physique pour que les couleurs soient localisées une bande très étroite du spectre EM?</sub>

La plupart de la lumière du soleil n'atteint pas réellement la surface de la terre à cause de l'atmosphère.

[ source]

Ainsi, la lumière atteignant la Terre comprend le proche UV, le visible, le proche IR et une bande d'ondes radio. Voir toute autre partie du spectre serait impossible car elle n'atteint pas la Terre.

Vous avez demandé pourquoi nous ne voyons que dans le domaine de la lumière visible; cela est dû à l'évolution. Les oiseaux, parmi d'autres animaux, peuvent voir la lumière UV. En fait, tous les vertébrés ont un potentiel de vision proche des UV. Les humains, en tant que vertébrés, possèdent également des photorécepteurs sensibles aux UV. Cependant, notre lentille est opaque aux rayons UV:

[de Clinical Ocular Anatomy and Physiology via ce site Web]

Juste en spéculant, il semblerait que la capacité de voir le proche UV soit une condition ancestrale que nous avons perdue à un moment donné; soit elle n'offrait aucun avantage significatif (régression neutre), soit il y avait un avantage fourni par une lentille opaque aux UV, soit directement (comme la protection contre la lumière UVB) ou indirectement (par antagonisme pléiotrope).

D'un autre côté, les photorécepteurs humains ne peuvent pas détecter la lumière infrarouge. Encore une fois, c'est un produit de l'évolution. Ces chercheurs émettent l'hypothèse que plus la longueur d'onde de la lumière détectée est longue, plus le bruit est produit. Ce bruit est dû à l'activation de la molécule de pigment par la chaleur. Ou, il se pourrait que cela ne soit jamais arrivé. Un photorécepteur sensible aux IR pourrait être possible, mais l'évolution ne conduit pas à une adaptation parfaite. En d'autres termes, il n'y a pas forcément de raison.

Quant aux ondes radio, elles ont une énergie trop faible pour interagir sensiblement avec la matière, du moins en ce qui concerne la vision.

Ce n'est pas vraiment

C'est seulement le spectre visible de l ' humain .

Les humains ont en fait un spectre réduit par rapport à de nombreux animaux. Les mammifères en particulier ont un spectre réduit par rapport aux non-mammifères. Les reptiles et les oiseaux ont 4 types de cellules sensibles à la couleur (cônes) et peuvent voir dans l'ultraviolet. De nombreux invertébrés peuvent voir un spectre encore plus large. Les mammifères ont perdu deux de ces cellules. Les mammifères modernes descendent des premiers mammifères nocturnes. La vision des couleurs était donc moins utile. Les primates ont fait évoluer un troisième cône, (une variante mutante de l'un des deux qu'ils avaient auparavant) Les primates l'ont fait parce que beaucoup sont des frugivores et la couleur est excellente pour déterminer quand les fruits sont mûrs.

C'est ma spéculation, mais il n'y a pas ou peu de produits chimiques organiques qui peuvent absorber les ondes radio ayant des longueurs d'onde plus longues. Les yeux détectent la lumière en absorbant la lumière avec des produits chimiques organiques, mais pour détecter une longueur d'onde plus longue, les yeux peuvent avoir besoin d'appareils plus sophistiqués comme des tuners.

De plus, moins de 100 nm d'ondes radio de l'espace extra-atmosphérique sont absorbées par l'atmosphère, donc même si les yeux pouvaient détecter de telles ondes radio, vous ne voyez aucun signal sur la Terre.

"Lumière visible" est la longueur d'onde de la lumière que nous pouvons voir, si les êtres humains pouvaient voir les UV ou IR, ces longueurs d'onde avaient été incluses dans la définition de "lumière visible". Maintenant, notre Soleil est le plus brillant en jaune-vert la lumière, qui (vous devinez?) est juste au milieu du spectre de la «lumière visible». La seule question qui reste est donc: "Pourquoi ne pouvons-nous voir que ce spectre court?" La réponse est EVOLUTION. La même raison qui nous a fait n'avoir que 5 doigts dans nos mains, seulement 2 yeux et seulement deux reins. La bande passante du "spectre visible" suffit à faire survivre les êtres humains (en tant qu'espèce).

Ces longueurs d'onde satisfont à deux conditions.

Premièrement, les photons de longueur d'onde plus courte (rayonnement EM) ont tendance à être dangereux pour la biologie. Même la lumière UV (<350nm) peut déjà endommager l'ADN. Cela est dû au fait que les énergies de liaison dans les molécules biologiques ont tendance à avoir des valeurs proches de l'énergie du rayonnement EM de courte longueur d'onde. C'est pourquoi les particules à haute énergie sont appelées rayonnement ionisant. Pour référence, consultez ce document. énergie d'ionisation pour l'ADN estimée dans la gamme 4-5eV, soit 300-250 nm.

Deuxièmement, sur la main du spectre à faible énergie, l'eau absorbe beaucoup de rayonnement IR:

Ainsi, comme vous pouvez le voir, ce que nous voyons aka spectre visible est bien assis dans la vallée d'absorption d'eau mais ne s'étend pas à la zone de lumière UV dure qui endommagerait les produits chimiques de votre corps.

Maintenant, pourquoi est-ce ainsi? Parce que les atomes ont ces masses et les électrons autour d'eux ont ces énergies. Ainsi, les liaisons et les interactions moléculaires ont ces valeurs.

(Dans la gamme de fréquences radio, vous, contrairement aux UV, n'avez pas assez d'énergie pour provoquer des changements moléculaires significatifs, c'est pourquoi vous ne pouvez pas percevoir le WiFi)