Приемником излучения, поступающего в глаз, является светочувствительная сетчатая оболочка (ретина), располагающаяся на внутренней поверхности сосудистой оболочки. Анатомическое строение сетчатки очень сложное. При толщине около 0,2 мм она содержит 10 светочувствительных слоев. Светоощущающими элементами сетчатки служат палочки и колбочки, зрительные функции которых различны. Так, палочки (длина около 0,06 мм) обладают огромной чувствительностью, и для их возбуждения достаточно малейшего количества света. Колбочки гораздо менее чувствительны к световым раздражениям, но зато способны различать цвета. Колбочки «работают» только тогда, когда освещенность превышает 30–40 лк; в это время палочки бездействуют. При более низкой освещенности действуют только палочки. Всего в глазу имеется около 7 млн. колбочек и 130 млн. палочек, причем все колбочки расположены в центральной части сетчатки, называемой желтым пятном, а палочки — на ее периферии. Такое разделение зрительных функций колбочек и палочек приводит к тому, что мы различаем цвета предметов только при хорошем освещении. С ухудшением условий освещения колбочки выключаются из процесса восприятия и функция световосприятия переходит к палочкам, не способным к цветоощущению. Поэтому в сумеречном освещении все предметы независимо от их окраски кажутся серыми.
Светочувствительным элементом палочек является вещество родопсин. Оно имеет в темноте пурпурный цвет, но под влиянием света выцветает и разлагается на протеин и ретинен. В темноте происходит восстановительная реакция. Колбочки содержат вещество иодопсин, разлагающееся под действием света и образующее при распаде фосфорную кислоту. Механизм реакций иодопсина до сего времени недостаточно ясен.
В результате распада родопсина и иодопсина (процесс фотодиссоциации) возникают отрицательные ионы, воздействующие на окончания нервных волокон зрительного нерва, к которым присоединены колбочки и палочки. Электрический сигнал поступает в мозг и вызывает возникновение светового (зрительного) ощущения.
Рассматривая строение человеческого глаза, мы не случайно указывали значение показателей преломления отдельных его частей. Дело в том, что они близки к показателю преломления морской воды, который равен 1,34. Только у хрусталика он несколько больше. Это приводит к тому, что если глаз непосредственно соприкасается с водой, то лучи света проходят в него почти не преломляясь, т. е. они не могут быть сфокусированы хрусталиком на сетчатой оболочке. У человека с нормальным зрением аккомодационных возможностей его глаза не хватит для изменения формы хрусталика настолько, чтобы он в воде фокусировал изображение точно на сетчатку. Только очень близорукие люди, у которых в воздухе изображение фокусируется впереди сетчатой оболочки, в воде будут видеть более или менее нормально.
Рис. 52. Разрез глаза рыбы
Поэтому необходимым условием для видения под водой является изоляция глаза от воды при помощи масок, употребляемых аквалангистами, или стеклянных иллюминаторов водолазных шлемов и батискафов. В этом случае между глазом и водой создается воздушная прослойка и лучи света попадают в глаз уже не из воды; а из воздуха. При переходе из воздуха в глаз лучи преломляются и глаз функционирует нормально.
Но как же обходятся без иллюминаторов рыбы? А здесь постаралась природа. На рис. 52 представлен разрез глаза рыбы. Первое, что обращает внимание, — это шарообразная форма хрусталика, позволяющая рыбам отчетливо видеть предметы на близком расстоянии (около 1 м). Благодаря особому аккомодационному устройству хрусталик может смещаться в глазу и занимать положение, указанное на рисунке пунктиром. При этом рыба хорошо видит и на более далеком расстоянии (максимальная дальность видения рыб не превышает 15 м). Ниже приводятся данные сопоставления углового поля зрения глаза человека и рыбы.
| Поле зрения | Горизонтальное | Вертикальное | Бинокулярное |
| Человек | 154° | 135° | 125° |
| Рыба | 160 — 170° | 150° | 20 — 30° |