Quang học
Ứng dụng > Mắt người

Bài chi tiết: Mắt người và Đo lường quang học
Một trong những chức năng của mắt người là tập trung ánh sáng lên một lớp các tế bào nhận kích thích ánh sáng gọi là võng mạc, lớp lót nằm phía trong cầu mắt. Sự tập trung được thực hiện bởi một loạt các môi trường trong suốt. Ánh sáng đi vào mắt đi qua môi trường đầu tiên là giác mạc, nó mang lại nhiều công suất quang học của mắt. Ánh sáng tiếp tục đi qua một chất lỏng nằm ngay phía sau giác mạc—khoang phía trước (anterior chamber), rồi đi qua đồng tử. Tiếp đó ánh sáng đi qua thủy tinh thể, cho phép tập trung thêm ánh sáng và điều chỉnh khả năng nhìn gần hay xa của mắt. Sau đó ánh sáng đi qua chất lỏng chứa chủ yếu trong cầu mắt là thủy dịch (vitreous humour), rồi tới võng mạc. Các tế bào nằm phần lớn trong võng mạc nằm ngay sau mắt, ngoại trừ vị trí có dây thần kinh thị giác; hay chính là điểm mù.
Có hai loại tế bào nhận kích thích ánh sáng, đó là tế bào hình nón và tế bào hình que, chúng có độ nhạy khác nhau đối với các loại ánh sáng khác nhau. Tế bào hình que nhạy đối với cường độ ánh sáng trong phạm vi rộng của tần số, do vậy chịu trách nhiệm đối với thị giác đen và trắng (nhìn ban đêm). Tế bào hình que không có tại điểm vàng, vùng võng mạc chịu trách nhiệm cho thị giác trung tâm, và không đáp ứng được đối với sự thay đổi về không gian và thời gian của ánh sáng như tế bào hình nó. Tuy nhiên, số lượng tế bào hình que nhiều hơn 20 lần tế bào hình nón trong võng mạc bởi vì tế bào hình que phân bố trên phạm vi rộng hơn. Nhờ phân bố rộng hơn, tế bào hình que chịu trách nhiệm cho thị giác ngoại biên (peripheral vision).
Ngược lại, các tế bào hình nón ít nhạy sáng hơn, nhưng chúng nhạy chủ yếu đối với ba loại dải tần số ánh sáng khác nhau và do đó có chức năng cảm nhận màu sắc và độ chói (photopic vision). Tế bào hình nón tập trung chủ yếu ở điểm vàng và rất nhạy với độ tinh của màu sắc do đó chúng cho phép phân biệt không gian tốt hơn so với tế bào hình que. Vì tế bào hình nón không nhạy đối với ánh sáng mờ tối bằng tế bào hình que, phần lớn khả năng nhìn ban đêm là ở tế bào hình que. Mặt khác, do các tế bào hình nón tập trung ở điểm vàng, thị giác trung tâm (bao gồm khả năng nhìn để đọc, để thấy các chi tiết nhỏ như xâu kim, hoặc kiểm tra vật thể) là do các tế bào hình nón.
Cơ mi bao xung quanh thủy tinh thể cho phép sự tập trung ánh sáng của mắt có thể điều chỉnh được, hay quá trình điều tiết. Điểm gần và điểm xa xác định khoảng cách gần nhất và xa nhất từ mắt mà ảnh một vật thể hiện rõ nét trên võng mạc. Đối với một người có khả năng nhìn thông thường, điểm xa nằm ở vô tận. Vị trí của điểm gần phụ thuộc vào khả năng cơ mi có thể làm tăng độ cong của thủy tinh thể, và độ đàn hồi của thủy tinh thể ảnh hưởng bởi tuổi tác. Các bác sĩ chuyên khoa mắt (optometrist), nhà khoa học nhãn khoa (ophthalmologist), và nhà quang học thường coi một điểm gần là điểm nằm gần hơn khoảng cách mà mắt có thể đọc một cách bình thường—xấp xỉ bằng 25 cm.
Thị lực có thể giải thích nhờ các nguyên lý quang học. Khi con người trở lên già đi, thủy tinh thể trở lên kém đàn hồi và điểm gần dần lùi xa khỏi mắt, một tật gọi là lão thị. Tương tự, những người mắc chứng viễn thị không thể giảm tiêu cự của thủy tinh thể cho phép thu được ảnh các vật ở gần trên võng mạc của họ. Ngược lại, những người không thể làm tăng tiêu cự thủy tinh thể đủ để ảnh của các vật ở xa tập trung rõ tại võng mạc hay họ mắc chứng cận thị và điểm xa có khoảng cách hữu hạn hơn là khoảng cách vô hạn đối với mắt bình thường. Một tật khác đó là loạn thị khi giác mạc không có dạng cầu nhưng bị cong nhiều hơn về một hướng. Điều này khiến cho những vật có bề ngang lớn bị tập trung trên nhiều phần khác nhau của võng mạc so với những vật có kích thước ngang hẹp, và kết quả là ảnh của vật bị méo mó.
Những tật về mắt kể trên có thể khắc phục bằng cách sử dụng dụng cụ thấu kính hiệu chỉnh (corrective lens). Đối với viễn thị và lão thị, kính mắt dạng thấu kính hội tụ giúp điểm gần nằm gần hơn về mắt trong khi thấu kính phân kỳ giúp mắt cận thị đưa điểm xa trở thành điểm nằm ở vô tận. Người loạn thị được đeo kính có bề mặt hình trụ giúp bù lại sự không đồng đều của sự phân bố tia sáng trên võng mạc.
Công suất quang học của kính hiệu chỉnh được đo bằng đi ốp (diopter), giá trị bằng nghịch đảo của tiêu cự đo theo đơn vị mét; với giá trị dương tương ứng với thấu kính hội tụ và giá trị âm tương ứng với thấu kính phân kỳ. Đối với kính dùng cho người loạn thị, có ba thông số cho mắt kính: một cho công suất hình cầu, một cho công suất hình trụ, và một cho góc của hướng loạn thị.