L'occhio umano è simile ad una macchina fotografica costituita da un obiettivo formato da due lenti positive, la cornea ed il cristallino, un diaframma rappresentato dal forame pupillare, mentre la pellicola è costituita dalla retina, l'immagine che qui si forma e capovolta e rimpicciolita.Il sistema diottrico dell'occhio è formato dalla cornea, dalle camere anteriore e posteriore che contengono l'umore acqueo, dal cristallino e dal corpo vitreo che riempie la maggior parte del globo oculare. Il corpo vitreo è una gelatina trasparente formata da liquido extracellulare, nel quale si trovano disciolti in soluzione colloidale collagene ed acido jaluronico. Il potere diottrico totale dell'occhio risulta essere di 60 diottrie (fig. 2)Fig. 2Ciò che noi percepiamo come luce è una radiazione elettromagnetica di lunghezza d'onda compresa fra 400 e 750nm. Nello spettro della luce visibile la componente ad onda lunga viene vista come luce rossa, quella ad onda corta è percepita come luce di colore blu-violetto. La maggior parte degli oggetti che si trova nell'ambiente assorbe o riflette la luce di diversa lunghezza d'onda con diversa intensità, consentendoci così la visione dei colori (corrispondenti alle lunghezze d'onda intermedie tra lo spettro del rosso e del violetto). La luminanza media tra due strutture adiacenti ne definisce il contrasto fisico:C = (Ic-Is) / (Ic+Is)dove Ic rappresenta la luminanza dell'oggetto più chiaro e Is quella dell'oggetto più scuro.L'ambito di luminosità entro il quale è possibile la visione è molto ampio grazie alle capacità di adattamento del sistema. La visione è possibile nell'ambito di una ampia gamma di variazioni relative di energia 10:10 11 , tuttavia a livelli costanti di illuminazione ambientale è necessario un adattamento esiguo dell'ordine di 1:40. La luminosità media dell'ambiente in cui vive l'uomo varia tra 10 -6 cd. m -2 ( cd = candela) di notte con cielo coperto fino a 10 7 cd x m -2 con cielo chiaro, sole e superfici riflettenti (es. campi innevati). Il sistema visivo si adatta a queste ampie variazioni della luminosità naturale tramite i processi di adattamento.Nel processo di adattamento al buio si nota un aumento della sensibilità assoluta del sistema visivo, ma chiaramente l' acuità visiva risulta essere marcatamente inferiore rispetto a quella della visione alla luce. Il sistema dei bastoncelli, durante l'adattamento, raggiunge una sensibilità molto maggiore di quella del sistema dei coni. Nella fovea non sono presenti bastoncelli e questo spiega il motivo per cui, in condizione di adattamento al buio si percepiscono meglio deboli stimoli luminosi con l'area parafoveale che con l'area foveale. Il passaggio dalla visione a carico dei coni a quella bastoncellare è possibile grazie all'intervento delle cellule orizzontali. Dopo circa un' ora si raggiunge la massima capacità di adattamento. L'adattament alla luce si verifica molto più rapidamente rispetto a quello al buio, infatti avviene in pochi secondi. Se il cambiamento di luminosità è molto violento si verifica il fenomeno dell'abbagliamento che comporta la chiusura riflessa delle palpebre (mediata dai centri visivi sottocorticali connessi con la retina) ed eventualmente una secrezione lacrimale. Quando si permane a lungo al buio si ha una sensazione luminosa di grigio nota come grigio tipico, il campo visivo è occupato da una sorta di nebbia scintillante ed indistinte immagini in movimento con diversa gradazioni di grigio.