人的视觉器官主要由眼睛、视觉神经和大脑的相关部分组成。人眼的构造如图所示，眼睛好像照相机，它的瞳孔好似照相机的光圈，瞳孔周围的虹膜就起光圈的作用，它能根据光线的强弱调节瞳孔的大小，控制进入眼睛的光量。晶状体则像照相机的镜头，它将外界景物聚焦成像在视网膜上。起感光作用的是视网膜上的感光细胞，它将感受到的信息通过视觉神经传送到大脑的视觉中枢，形成明暗、颜色、形状、动态、远近等视知觉，以获取外部世界的信息。
视网膜上的感光细胞有两种，在正对瞳孔的中央部分布着密集的锥状细胞，在中央部位的四周则主要是杆状细胞。锥状细胞约800万个，又有三种，分别对光谱中的红绿蓝三区域的光产生反应。而杆状细胞约1.2亿个，其灵敏度高，能感受微弱的光。
在光线明亮的环境下，光亮度大于几cd/m2（坎德拉/每平方米）时，杆状细胞失去活性，主要是锥状细胞起主要感光作用，这时的视觉叫明视觉。明视觉的特点是能分辨视觉的颜色，并对物体的细节有精确的辨别能力。这时眼睛对波长为555nm的绿色光灵敏度最高。随着波长的逐渐减小和逐渐增加，灵敏度均逐渐减低，直到380nm和780nm，灵敏度降为零，即不产生光感觉了。当处在很暗的环境下，光亮度小于百分之几cd/m2时，锥状细胞失去活性，杆状细胞恢复感光功能，这时的视觉叫暗视觉。其特点是只能分辨明暗，而没有颜色感觉，并且辨别物体的细节能力大大降低。暗视觉对波长为507nm的辐射的灵敏度最高。在上述两种情况之间，人处在较暗而又不是很暗的情况中，又如“暮色茫茫”时，人的视觉叫做中间视觉。在亮度较高时还能分辨颜色，亮度较低时就只有明暗感觉了。
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