Wszystkie informacje, które dostajemy z otoczenia, docierają do nas za pomocą wyspecjalizowanych komórek zmysłowych, zwanych receptorami, które reagują na zmiany w otaczającym nas świecie i przetwarzają je na impulsy zrozumiałe dla mózgu. Wiele receptorów zgrupowanych jest w organy, zwane narządami zmysłów.
Najbardziej złożonym ze wszystkich narządów jest narząd wzroku.
Twardówka (sclera) jest najbardziej zewnętrzną częścią oka. Zbudowana jest z nieprzeźroczystejbłony włóknistej łącznotkankowej.
Rogówka (cornea) kształtem przypomina wypukłe szkiełko od zegarka. Zbudowana jest z przeźroczystej błony włóknistej.
Między twardówką i siatkówką leży naczyniówka (choroidea), która wraz z tęczówką (iris) i ciałem rzęskowym (corpus ciliare) tworzy błonę naczyniową, w której znajdują się naczynia krwionośne. Ciało rzęskowe utrzymuje soczewkę w odpowiednim położeniu.
Siatkówka (retina) jest receptorową częścią oka. Składa się z trzech warstw, przy czym najbliższa środka oka warstwa składa się z czopków i pręcików - komórek światłoczułych, a dwie pozostałe z neuronów przewodzących bodźce wzrokowe. Na siatkówce znajduje się plamka żółta, będąca miejscem o największym skupieniu czopków i z tego powodu cechuje się największą wrażliwością na barwy i światło. Nieco niżej znajduje się plamka ślepa - miejsce pozbawione komórek światłoczułych i dlatego niewrażliwe na światło. Jest miejscem zbiegu nerwów łączących komórki światłoczułe z nerwem wzrokowym.
Soczewka (lens) jest zawieszona między tęczówką a ciałem szklistym na obwódce rzęskowej. Składa się z torebki (capsule), kory (cortex) i jądra (nucleus) i ma dwie wypukłe powierzchnie - przednią i tylną..
Tęczówka (iris) jest umięśnioną częścią błony naczyniowej otaczającej otwór nazywany źrenicą. Dzięki zawartemu w niej pigmentowi jest kolorowa. Mięśnie tęczówki pozwalają na zwiększanie lub zmniejszanie dopływu światła przez regulację wielkości źrenicy.
Przednia część gałki ocznej i wewnętrzna część powiek pokryte są spojówką (tunica conjuctiva).
W górno - bocznej części oczodołu znajduje się gruczoł łzowy wydzielający łzy mające za zadanie oczyszczać powierzchnię oka z zabrudzeń i nawilżać ją.
Rogówka i soczewka tworzą układ optyczny oka. Dzięki niemu na siatkówce znajdującej z w tylnej części oka (na dnie oka) powstaje wyraźny odwrócony obraz. Wbrew powszechnemu mniemaniu, to rogówka stanowi o sile skupiającej oka (około 42 D - dioptrii). Soczewka jest dodatkowym elementem (ok. 20 D), który dostraja ostrość powstającego obrazu na siatkówce.
Na rysunku widać powiększony fragment siatkówki. Strzałka w kolorach tęczy reprezentuje światło padające na siatkówkę. Na obrazku tym trójkątne zielone kształty po prawej stronie to czopki, a podłużne to pręciki - elementy światłoczułe zamieniające impulsy świetlne na elektryczne pod wpływem reakcji chemicznych. Co ciekawe, światło padające na siatkówkę przechodzi najpierw przez sieć przewodów (nerwów wzrokowych), a dopiero potem dociera do elementów światłoczułych.
Wśród wielu interesujących cech w budowie oka, uwagę skupimy na dwóch najważniejszych: plamce żółtej i tarczy nerwu wzrokowego.
* Plamka żółta jest to obszar siatkówki, którym widzimy najwyraźniej. Jest on umieszczony w prostej linii za częścią optyczną oka. W tym rejonie znajduje się bardzo dużo czopków. Ponadto w obszarze tym przewody (nerwy) są rozgarnięte/rozsunięte, przez co światło pada na czopki bezpośrednio. Pręciki są bardzo czułe na natężenie światła, a nie rozpoznają kolorów. Czopki z kolei rozróżniają barwy, ale mają małą czułość na natężenie padającej fali świetlnej.
* Tarcza nerwu wzrokowego jest to miejsce, skąd nerwy wzrokowe uchodzą do mózgu. W tym miejscu nie ma żadnych elementów światłoczułych, więc w polu naszego widzenia powinniśmy widzieć czarną plamę. Dlaczego jej nie widzimy? Dlatego, że mózg nam na to nie pozwala i "dorysowuje" brakujący kawałek obrazu. Prosty test może nam uświadomić istnienie tzw. ślepej plamki.
pręciki (działające przy niedostatecznym oświetleniu i dające jedynie możliwość widzenia achromatycznego).
Widzenie skotopowe, widzenie nocne - termin oznaczający pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach skrajnie niekorzystnych, czyli przy znikomej ilości światła. W odbieraniu bodźców świetlnych biorą wtedy udział wyłącznie pręciki, natomiast czopki są zupełnie nieaktywne. Podczas widzenia skotopowego człowiek widzi świat pozbawiony barw, czyli np. taki jak na czarno-białym filmie. Możliwe jest wtedy wyłącznie rozróżnianie stopnia jasności elementów otoczenia, a i to przy niewielkiej gradacji tych stopni, a przy okazji znacznie spada rozdzielczość oka na rozpoznawanie szczegółów obrazu i nie występuje przy tym zjawisko szczególnie wysokiej rozdzielczości obrazu w środku pola widzenia, za które odpowiada plamka żółta (składająca się wyłącznie z czopków).
W miarę wzrostu oświetlenia otoczenia, widzenie skotopowe przechodzi w fazę przejściową zwaną widzeniem mezopowym (upośledzone postrzeganie barw), by wreszcie osiągnąć normalny stan pracy ludzkiego oka zwany widzeniem fotopowym (pełne widzenie barwne).
Widzenie fotopowe, widzenie dzienne — termin oznaczający pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach normalnych, czyli przy ilości światła wystarczającej do pełnego wykorzystania możliwości zmysłu wzroku. W praktyce widzenie fotopowe dotyczy przeważającej większości sytuacji, w których pracuje ludzkie oko.
W rozpoznawaniu bodźców świetlnych biorą wówczas udział wyłącznie czopki (receptory umożliwiające widzenie barwne), nie biorą natomiast udziału pręciki (receptory rozpoznające różnice natężenia światła tylko w niemal zupełnej ciemności, robiące to monochromatycznie).
W miarę spadku natężenia oświetlenia otoczenia, widzenie fotopowe przechodzi w fazę przejściową zwaną widzeniem mezopowym (częściowa utrata postrzegania barw), by wreszcie osiągnąć minimalny stan pracy ludzkiego oka zwany widzeniem skotopowym (świat w skali szarości).
Czopki odznaczają się znacznie mniejszą czułością (rzędu 600 lm/W) od pręcików (ok. 1700 lm/W). Widzenie dzienne zapewnia największą czułość dla długości fali, odpowiadającej kolorowi żółtemu (ponieważ ewolucja dostosowała nas do charakterystyki promieniowania naszej gwiazdy - Słońca) co odpowiada długości fali świetlnej 555 nm. Maksimum widmowe dla widzenia nocnego przesuwa się w kierunku fioletu (w okolice fal o długości 500 nm).
Widzenie dzienne zapewnia największą czułość w miejscu, na które mamy skierowany wzrok. Tylko w wąskim zakresie kątowym utrzymuje się duża czułość i widzenie kolorów. Poza zakresem kątowym ok. 40° nie widzimy barw, ale często nie zdajemy sobie z tego sprawy z powodu korekcji dokonywanej przez mózg[potrzebne źródło]. Za to widzenie nocne nastawione jest raczej na obserwację pod kątem, w nocy widzimy gorzej obiekty, na które mamy skierowany wzrok.
Widzenie mezopowe, widzenie zmierzchowe - termin oznaczający pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach przejściowych, czyli przy niedostatecznej ilości światła. W odbieraniu bodźców świetlnych biorą udział wtedy zarówno czopki (działające przy dobrym oświetleniu i zapewniające widzenie barwne), jak i pręciki (działające przy niedostatecznym oświetleniu i dające jedynie możliwość widzenia achromatycznego).
Widzenie mezopowe jest stanem upośledzonej pracy ludzkiego oka, w którym w miarę spadku natężenia oświetlenia wyłącza się najpierw działanie czopków wrażliwych na pasmo czerwone, a niewiele później przestają działać czopki z pasma zielonego. Ponieważ różnica czułości energetycznej pomiędzy tymi oboma rodzajami receptorów jest niewielka, stąd widzenie mezopowe można traktować, jako obserwację otoczenia w barwach niebiesko-szarych, przy czym barwy od zielonej poprzez żółtą i pomarańczową aż do czerwonej są nie tylko odbierane jako szarość, ale także jest to szarość ciemniejsza niż by wydawać się to powinno. Zaburzenia percepcji barw przy widzeniu zmierzchowym zostały opisane przez czeskiego fizjologa i histologa Jana Evangelistę Purkyniego i są nazywane "zjawiskiem Purkiniego".
Widzenie mezopowe jest stanem pośrednim pomiędzy widzeniem w normalnych warunkach oświetleniowych, zwanym widzeniem fotopowym, a postrzeganiem świata wyłącznie w barwach szarości, gdy światła jest bardzo mało, zwanym widzeniem skotopowym.
Widzenie stereoskopowe to pewien rodzaj postrzegania wzrokowego umożliwiający ocenianie odległości do widzianych przedmiotów. Na głowie zwierzęcia (człowieka) obie gałki oczne umieszczone są obok siebie i skierowane w tym samym kierunku. W efekcie powstają dwa bardzo podobne obrazy otoczenia, które mózg zwierzęcia lub człowieka składa razem. Na podstawie różnic w obrazach uzyskiwanych przez oczy mózg tworzy informacje o odległości do obserwowanych przedmiotów.
Dzięki widzeniu stereoskopowemu zwierzęta nocne mogą lepiej radzić sobie w ciemności. Jednocześnie u istot bardziej zaawansowanych ewolucyjnie powstała kora wzrokowa pozwalająca określić odległość do postrzeganych przedmiotów.
Oczy są względem siebie przesunięte. Każdy przedmiot widoczny na obu obrazach znajduje się pod trochę innym kątem. Oko obraca się, aż przedmiot znajdzie się na jego osi. W efekcie obie gałki oczne obserwują ten sam punkt na postrzeganym obiekcie. Korzystając ze znanego kąta patrzenia oczu oraz na podstawie ich rozstawu kora wzrokowa oblicza odległość do przedmiotu.
Już same różnice pomiędzy obrazami też zawierają sporą informację o odległości. W efekcie kora wzrokowa stosując szereg technik buduje trójwymiarowy model otoczenia. Zakres działania widzenia stereoskopowego to ok. 10 m. Przedmioty znajdujące się dalej mózg lokalizuje korzystając z widocznych cieni oraz praw perspektywy (dalsze obiekty są mniejsze).
Ludzie pozbawieni jednego oka lub cierpiący na zeza mają problemy z postrzeganiem odległości. Jednak nawet w takiej sytuacji odległość może zostać określona, jeżeli człowiek poruszy głową zmieniając pozycje jedynego widzącego oka.
Zdolność widzenia stereoskopowego występuje najczęściej u drapieżników. Jest też charakterystyczna dla ssaków naczelnych w tym małp i ludzi.
Wadą widzenia stereoskopowego jest znaczne ograniczenie kąta widzenia. Większość zwierząt mających oboje oczu z przodu głowy widzi tylko w zakresie ok. 100° w poziomie. Jeżeli oczy znajdują się na bokach głowy zakres kąta widzenia może zbliżyć się nawet do 270°. Tak duży kąt widzenia pozwala uniknąć ataku drapieżnika, niezależnie od jego kierunku.
Istnieje szereg urządzeń pozwalających na widzenie stereoskopowe niedostępnych normalnie obiektów. Są to mikroskopy optyczne z dwoma okularami oraz okulary wirtualnej rzeczywistości. Masowym zastosowaniem widzenia stereoskopowego jest kino IMAX, gdzie widz obserwuje każdym okiem inny obraz na ekranie kinowym. Stwarza to złudzenie głębi widzenia.
