視覺看到的是可見光，而可見光是一種電磁波。我們的雙眼能接受的電磁光波僅僅是整個電磁光譜的一小部分，不到七十分之一，波長範圍大約為380～760納米。用380～760納米的光依次照射我們的眼睛，我們的雙眼將依次產生紫、藍、綠、黃、橙、紅各色的感覺；將不同波長的可見光混合照射我們的眼睛，我們的雙眼就可以產生各種不同顏色的經驗；而將所有可見光的波長混合起來，則會產生白色視覺。
清晰的視覺取決於眼睛各部分共同協調的工作。眼睛是由許多細小部分組成的複雜器官，而每部分對於正常的視覺都是至關重要的。人能看到一個具體的物體如樹木，是通過光把樹木反映到人的眼睛，從角膜進入眼，再通過虹膜（眼前部含色素的薄膜），虹膜通過收縮瞳孔控製光的進入量。例如，光強的時候，瞳孔就收縮到大頭針頭大小，以控製過多的光進入。光弱的時候，瞳孔就放大以便進入更多的光。然後，光到達晶狀體，晶狀體把光投射到視網膜上。
健康的眼睛，根據物體的遠近自動調節，能清晰地觀看。物體近時，眼睛的睫狀肌收縮，晶狀體凸度增加。看遠物時，睫狀肌鬆弛，晶狀體凸度減小。
晶狀體後麵和視網膜前是玻璃體，它含有一種透明的膠狀物質，叫玻璃狀液。光通過玻璃體進入視網膜。視網膜覆蓋眼睛的三分之二，控製視覺寬度。視覺清晰時，光能直接聚焦在視網膜上。如光線聚焦在視網膜前或後，視覺就會模糊不清。
視網膜由幾百萬個專門從事接受光的細胞組成的，叫視網膜杆錐體，它把光變成電流信號，通過視神經傳送到腦部。視網膜杆錐體有在黑暗中觀察和識別各種顏色的功能。位於視網膜中部的黃斑是錐體最多的部分。黃斑中部的小凹狀體是錐體最集中的地方。黃斑負責中心視覺，能識別顏色和物體的細節。
視網膜周圍主要是杆體，能在黑暗中觀看，能識別運動和兩側的物體。視神經位於視網膜後麵負責將接受光細胞的信號傳送到腦部。每隻眼睛傳送的形象信號略有差別，圖像是倒置的。到達腦部，圖像就矯正過來，形成一個圖像。
我們的眼睛如何感受物體的亮度存在的？
自然界中，光線的基本特征有：強度、空間分布、波長和持續時間。人類的視覺係統在反應光的這些特性時，便產生了一係列視覺現象。
明度是眼睛對光源和物體表麵的明暗程度的感覺，是由光線強弱所決定的一種視覺經驗。光線越強，看上去越亮；光線越弱，看上去越暗。由於我們看到的大多數光線，都是經由物體表麵反射後進入眼睛的，而不是直接從光源來的，因此，明度不僅決定於物體照明的強度，而且決定於物體表麵的反射係數。光源的照度越高，物體表麵的反射係數越大，看上去就越明亮。但是，光強與明度並不完全對應，如一個手電筒的亮光，白天顯暗，夜晚顯亮。可見，光源的強度相同，而引起人們的明暗感覺則是不一樣的。
視亮度是指從白色表麵到黑色表麵的感覺連續體。它是由物體表麵的反射係數決定的，而與物體的照度無關。物體表麵的反射率高，顯得白；反射率低，顯得黑。一張白紙比一件灰色衣服白些，而灰色衣服又比一塊黑煤白些。不論在強烈日光下還是在昏暗燈光下，黑煤看上去總是黑的，這是由物體表麵的反射率決定的。
在正常情況下，人的視覺係統能夠對多大範圍的光強做出反應，經測定，這個範圍大約從10-6燭光／m2到107燭光/m2。根據光強對視覺的不同影響，這個範圍又劃分成暗視覺範圍(10-6燭光／m2～10-1燭光／m2)、中間視覺範圍(100燭光／m2)和明視覺範圍(101燭光／m2～107燭光／m2)。超過107燭光／m2的光強，對人眼有破壞作用；低於10-6燭光／m2，人眼就不能覺察了。後者成為視覺係統對光強的絕對閾限。