A szem lényegében kettős lencserendszer, amelynek első és fontosabb lencséjét a szaruhártya (cornea) képezi, a második - alakváltoztatásra képes - átlátszó tagja pedig a szemlencse, ezt nevezhetnénk "kisegítő lencse" néven is. Az egyik gyakori szembetegség a szürkehályog, amikor is a lencse már nem átlátszó (bizonyos fehérjék válnak ki). A látást vissza lehet adni azzal, hogy a beteg lencsét eltávolítják és helyére műanyag lencsét ültetnek.
a szem felépítése
A szaruhártya és a szemlencse együttes működésének eredménye az, hogy a nézett tárgy képe kialakul a szemgolyó hátsó falán, az úgynevezett retinán, amelyben fényre érzékeny idegvégződések vannak.
a szem izmai
A mozgatóizmok segítségével a lencse görbületét meg tudjuk változtatni, növelni úgy, hogy a szem a különböző távolságban levő tárgyakra képes fókuszálni. Nincsen olyan szemizom, amely a lencsét kevésbé konvexre tudná formálni. A szem alkalmazkodása, akkomodációja, az eddigi tapasztalatok szerint, kizárólag abban áll, hogy a lencse összehúzódva domborúbb lesz. A normális szemlencse, ha teljesen elernyed, a végtelenre fókuszál, ami azt jelenti, hogy a nagy távolságban lévő tárgyakat élesen képezi le a retinára.
Közeli tárgyak fókuszálásához az szükséges, hogy a szemlencse, egy gyűrű alakú izom megfeszülésével domborúbb legyen, így fókusztávolsága csökkenjen. A távollátó szem izomzata elernyedt állapotban nem elég erős ahhoz, hogy a távoli tárgyakat a megfelelő távolságban képezze le, ezért a lencséje állandó feszültségben van: ennek következménye, hogy a szem könnyen kifárad. A közellátó szem lencséje túl erős ezért a tárgyakat a retina előtt képezi le élesen, amikor elernyed. Minthogy izomerővel nem tud alkalmazkodni a távoli tárgyakhoz, a kép homályos lesz. Fiatal, normális látású egyéneknél a szem alkalmazkodóképessége (vagyis képesség a különböző távolságú tárgyak fókuszálására) nagyon nagy; így a gyermek a szemével nagyon könnyen tud alkalmazkodni a tiszta látáshoz, még akkor is, ha egy nagyon rövidlátó személynek a szemüvegét rakja fel az orrára. Az életkorral együtt a szem alkalmazkodóképessége egyre csökken, a normális fókuszáló képesség időseknél legtöbbször hiányzik.
a rövidlátó és a távollátó szem képalkotása
Az ábrán az alkalmazkodó és az elernyedt normális szem, a közellátó és a távollátó szem képalkotása látható. A közellátó ember szemlencséje túlságosan görbült, domború, s így a kép általában a retina előtt keletkezik. Minthogy a szem csak a nagyon közel elhelyezett tárgyak éleslátásához tud alkalmazkodni, távoli tárgyakat nem képes a retinára leképezni, az ilyen ember homályosan lát. Másrészt a távollátó szemlencséje nem eléggé domború, a kép általában a retina mögött jön létre. Ez esetben a szem a távoli tárgyakhoz még tud alkalmazkodni, de csődöt mond, ha a tárgy viszonylag közel van.
Az optikus mindkét esetben szemüveggel tud segíteni, éspedig a közellátónak homorú (konkáv), a távollátónak domború (konvex) lencsével. Tegyük fel, hogy egy közellátó ember nem képes tisztán látni a tárgyakat, ha 90 centiméternél távolabb vannak a szemétől. Milyen fókusztávolságú lencsét kell szemüvegként használnia, ha tisztán akarja látni a távoli tárgyakat is? A feladat nagyon egyszerű, ha másként fogalmazzuk meg: mekkora fókusztávolságú lencse alkot virtuális képet a lencse előtt, amit azután a szem, mint virtuális tárgyat néz?
A lencse tehát szórólencse, 90 cm fókusztávolsággal. (Megjegyezzük, hogy a gyakorlatban az optikus a lencsét dioptriában adja meg. Dioptria a lencse méterben kifejezett fókusztávolságának a reciproka; példánkban tehát D = -1,11
Ha egy spektroszkópon át folytonos színképet nézünk, vagy sötét szobában egy egyszerű prizmával létrehozott Nap-spektrumot szemlélünk, megállapíthatjuk, hogy szemünk nem egyformán érzékeny valamennyi színre. A Nap színképében az energia elég egyenletesen oszlik el, a láthatatlan ultraibolyától a látható színeken át az ismét láthatatlan infravörösig. Szemünk azonban a színképet legfényesebbnek a sárgászöld környékén látja, a távoli ibolya és a távoli vörös felé viszont egyre gyengébbnek. Az ábra görbéje mutatja a szem átlagos érzékenységét a látható színkép különböző hullámhosszain.
a háromfajta receptor érzékenysége a különböző hullámhosszakra
A retinába sűrűn beágyazott fényérző idegvégződések kétfélék: pálcikák, amelyek nagyon érzékenyek a leggyengébb, derengő fényre is, de nem fogják fel a színt, és csapok, amelyek nem olyan érzékenyek, mint a pálcikák, viszont segítségükkel tudjuk megkülönböztetni a színeket. A színes látás minden részlete még ma sincs tökéletesen tisztázva; a legelfogadhatóbb elmélet napjainkban is még mindig az, amit Thomas Young és Hermann Helmholtz a múlt században állítottak fel. Eszerint a retinában található csapok háromfélék. Mindegyiknek más és más az érzékenysége a különböző hullámhosszakra, mindegyik típushoz elég széles hullámsáv tartozik (lásd az ábrán), és mindegyik valamelyik színre a legérzékenyebb: ezen az alapon nevezték is el őket, s így beszélünk kék, zöld és vörös receptorokról.
