عملكرد چشم موجودات زنده را می‌توان به دو گروه عمده متمایز كرد؟ آنهایی كه نور را جمع می‌كنند و از طریق یك دستگاه عدسی تشكیل تصویر می‌دهند و آنهایی كه اساساً برای تشكیل تصویر از دسته‌های تار نوری سود می‌جویند. برخی نرم‌تنان پیشرفته‌تر (مثل اختاپوس)، انواع ویژه‌ای از عنكبوت‌ها (مثل آویكولاریا) و البته مهره‌داران كه خود ما را نیز دربر می‌گیرند، دارای چشم‌هایی با عدسی‌های تصویر ساز هستند.

در مورد چگونگی عملكرد این چشم‌ها، تا قرن‌های متمادی پندار نادرستی وجود داشت. تا این كه یك آلمانی به نام كریستف شاینر (1029 - 954 / 1650 - 1575 ) در سال (1554 - 1625) آزمایشی كلاسیك و غیرقابل انكار در این مورد انجام داد. او پوشش پشت چشم یك حیوان را جدا كرد، و در حالی كه از درون شبكیه شفاف آن از پشت به دقت نگاه می‌كرد، توانست یك تصویر وارونه كوچك از منظره آن سوی چشم مشاهده كند. تقریباً در همان زمان دكارت آزمایش‌های مشابهی را انجام داد.

به طور خلاصه، می‌توان چشم انسان را همچون یك دستگاه عدسی مثبت دانست كه تصویری حقیقی را بر رویه‌ای حساس به نور، می‌اندازد. شكل (1) آرایش اجزای اساسی چشم را نشان می‌دهد.

چشم یك توده تقریباً كروی ژله مانند است كه در پوسته‌ای سخت، صلبیه، جای گرفته است. صلبیه، جز در بخش جلویی، یا قرنیه، كه شفاف است سفید و مات است. سطح خمیده از بدنه این كره به سوی بالا برآمدگی پیدا می‌كند، كه به عنوان نخستین و قویترین عنصر كوژ این دستگاه عدسی وظیفه خود را انجام می‌دهد. در واقع بیشترین خمشی كه به یك دسته پرتو داده می‌شود در سطح مشترك هوا ـ قرنیه رخ می‌دهد. در ضمن یكی از دلایل این امر كه نمی‌توانید در زیر آب خوب ببینید، این است كه ضریب شكست آببسیار به ضریب شكست قرنیه نزدیك است. و همین امر مانع شكست زیاد است. نوری كه از قرنیه خارج می‌شود، از درون محفظه‌ای كه از مایع آبگون زلالی به نام زلالیهپرشده است، عبور می‌كند. پرتویی كه در سطح مشترك هوا ـ قرنیه به سوی محور نوری به شدت شكسته می‌شود، به علت همسانی ضریب شكست قرنیه و زلالیه، در سطح مشترك این دو، تنها اندكی تغییر جهت خواهد داد. دیافراگمی كه در زلالیه غوطه‌ور است و عنبیه نامیده می‌شود، به صورت روزنه‌بند از راه سوراخ یا مردمك بر مقدار نور ورودی به چشم نظارت می‌كند. همین عنبیه (برگرفته از كلمه‌ای یونانی به معنی رنگین‌كمان) است كه به چشم مشخصه رنگ آبی، قهوه‌ای، خاكستری، سبز و یا میشی را می‌دهد. عنبیه كه از ماهیچه‌های حلقوی و شعاعی تشكیل شده است، می‌تواند مردمك را در حدود 2 میلی‌متر، در نور روشن، و در تاریكی تا تقریباً 8 میلی‌متر، منبسط یا منقبض كند. عنبیه علاوه بر این عمل، در كانونی كردن نیز دخالت دارد و هنگام انجام كار در فاصله نزدیك، به منظور افزایش وضوح تصویر منقبض خواهد شد. بلافاصله در پشت عنبیه، عدسی بلورین قرار گرفته است. این نام كه تا اندازه‌ای غلط‌انداز است، به حدود سال 1000 میلادی و كارهای ابوعلی‌الحسن بن الحسن بن الهیثم، ملقب به ابن‌هیثم قاهره‌ای باز می‌گردد، كه چشم را همچون چیزی كه به سه ناحیه به ترتیب آبگون، بلورین و شیشه‌گون بخش شده است، تشریح می‌كرد. این عدسی كه هم شكل و هم اندازه یك لوبیای كوچك را دارد، توده‌ای از لایه‌های تار مانند پیچیده است كه غشایی كشسان آن را دربر گرفته است. ساختار آن، چیزی است شبیه یك پیاز شفاف كه تقریباً از 22000 لایه خیلی ظریف تشكیل شده است. افزون بر این واقعیت كه اندازه این عدسی پیوسته رشد می‌كند، مشخصه‌های قابل توجهی دارد كه آن را از عدسی‌های ساخت آن كه امروزه به كاربرده می‌شوند، متمایز می‌كند. پرتوهایی كه از درونش می‌گذرند به علت ساختار لایه‌ای آن، مسیرهایی را دنبال خواهند كرد كه از قطعه‌های ریز و ناپیوسته‌ای تشكیل شده‌اند. این عدسی به عنوان یك كل، كاملاً خم‌پذیر است، اما این خاصیت با بالارفتن سن آدمی كاهش پیدا می‌كند. علاوه بر این ضریب شكست آن از حدود 406/1 در هسته درونی تا تقریباً 386/1 در لایه كم چگالتر تغییر می‌كند (عدسی‌های شیشه‌ای با ضرایب شكست ناهمگن اكنون تحت مطالعه جدی‌اند). عدسی بلورین سازوكار كانونی كردن دقیق مورد نیاز را با تغییر شكل خود فراهم می‌آورد، یعنی این عدسی دارای فاصله كانونی متغیری است‌ـ خاصیتی كه اندكی بعد به آن بازخواهیم گشت.

در پشت این عدسی محفظه دیگری وجود دارد كه از ماده ژلاتینی شفافی پرشده كه به آن زجاجیه می‌گویند. در ضمن، باید توجه داشت كه زجاجیه شامل ذرات میكروسكوپیك لاشه‌های سلولی است كه آزادانه در پیرامون آن غوطه‌ورند. سایه‌های آنها، كه با فریزهای پراش مشخص شده‌اند، در داخل چشم خود شما به آسانی دیده می‌شوند و این كار با نگاه‌كردن دقیق به یك چشمه نور با چشم نیم‌باز یا نگاه‌كردن به آسمان از طریق یك سوراخ سوزن، امكان‌پذیر است. و در این صورت اشیای بسیار كوچك آمیب مانند (مگسك) در میدان دید شناور خواهند بود. ضمناً، افزایش محسوسی در حس نسبت به این شناورها می‌تواند نشانه جدایی شبكیه‌ای در چشم باشد. با چشم نیمه‌باز دوباره به چشمه نگاه كنید (یك فلوئورسان پخشیده پهن برای این كار بهتر است). در حالی كه پلك‌هایتان را تقریباً به طور كامل بسته‌اید،‌اینك قادر خواهید بود كه محیط دایروی نزدیك مردمك چشم خود را ببینید. كه در فراسوی آن، درخشندگی نور در تاریكی ناپدید خواهد شد. اگر این موضوع را باور ندارید مانعی در برابر نور ایجاد كنید و سپس آن را بردارید؛ در این صورت دایره درخشان آشكارا و به ترتیب گسترده و سپس متمركز خواهد شد. آنچه می‌بینید، سایه‌ای است كه عنبیه از درون می‌اندازد! دیدن اشیای درونی مانند این مورد، به دریافت درون چشمی معروف است. در داخل دیواره سخت صلبیه یك پوسته درونی، یعنی مشیمیه قرار دارد. این پوسته لایه‌ای تیره است كه با رگ‌های خونی به خوبی تغذیه شده است و یا از لحاظ رنگدانه با ملانین غنی شده است. مشیمیه، همانند پوشش سیاه رنگ در داخل یك دوربین، نور پراكنده را درمی‌آشامد. یك لایه نازك (حدود 0.5 میلی‌متر) از سلول‌های دریافت‌كننده نور كانونی شده از طریق واكنش‌های شیمیایی در این ساختار چند لایه صورتی رنگ درآشامیده می‌شود. نقطه خروج عصب بینایی از چشم هیچ گیرنده‌ای ندارد و آن ناحیه نسبت به نور غیرحساس است؛ از این رو آن را نقطه كور می‌گویند. عصب بینایی به شكل شبكیه در سرتاسر پشت درونه چشم پخش می‌شود. درست در اطراف مركز شبكیه گودی كوچكی به قطر 2.5 تا 3 میلیمتر وجود دارد كه لكه زرد یا ماكولا نامیده می‌شود. در مركز لكه زرد در ناحیه بدون سلول میله‌ای ریز به قطر تقریباً 0.3 میلی‌متر به نام فاویای مركزی وجود دارد آن ناحیه واضح‌ترین و مفصل‌ترین اطلاعات را فراهم می‌آورد. به این دلیل كره چشم دائماً به گونه‌ای حركت می‌كند كه نور رسیده از ناحیه‌ای از شیء كه مورد توجه اساسی است روی فاویا می‌افتد.

كانونی كردن دقیق یا تطابق چشم آدمی عملی است كه توسط عدسی بلورین انجام می‌گیرد. این عدسی به وسیله رباط‌هایی كه به ماهیچه های مویی متصل اند در مكانی پشت عنبیه آویزان شده است.

معمولاً، این ماهیچه‌ها واهلیده‌اند و در این حالت بر روی شبكه تارهای ظریفی كه حاشیه این عدسی را نگه می‌دارند، به عقب كشیده می‌شوند.

این كار باعث افزایش شعاع‌های عدسی شده و به آن هیئتی نسبتاً تخت می‌دهد كه این افزایش شعاع نیز به نوبه خود، فاصله كانونی عدسی را افزایش می‌دهد. با ماهیچه‌های كاملاً واهلیده، نوری كه از یك شیء واقع در بی‌نهایت می‌آید، بر روی شبكیه كانونی می‌شود ( شكل (2) )

هر چه شیء به چشم نزدیك‌تر می‌شود، ماهیچه‌های سوزنی انقباض می‌یابند، در این حال تنش خارجی پیرامون این عدسی را كاهش می‌دهد كه پس از آن تحت نیروهای كشسانی خودش اندكی برآمدگی پیدا می‌كند. با این عمل، فاصله كانونی چنان كاهش می‌یابد كه ثابت باقی می‌ماند. همچنان كه شیء باز هم نزدیكتر می‌شود، ماهیچه‌های سوزنی سفت‌تر شده و انقباض بیشتری می‌یابند و سطوح عدسی شعاع كوچكتری به خود می‌گیرند، نزدیكترین نقطه‌ای كه چشم می‌تواند در آن كانونی شود، نقطه نزدیك نامیده می‌شود. در یك چشم بهنجار این فاصله باید حدود 7 سانتی‌متر برای سنین 13 تا 19 سال ، 25 سانتی‌متر برای یك جوان بالغ، و تقریباً 100 سانتی‌متر در سنین میانه باشد. دستگاه‌های بصری با در نظر گرفتن این موضوع طراحی می‌شوند، به طوری كه به چشم فشاری غیرضروری وارد نیاید. آشكار است كه چشم نمی‌تواند به طور همزمان بر روی دو شیء مختلف كانونی شود. در حالی كه از پشت یك قطعه شیشه نگاه می‌كنید كوشش كنید چشمان خود را هم بر روی شیشه و هم بر روی منظره پشت آن كانونی كنید. در این صورت است كه این نكته برایتان روشن خواهد شد.