Mata membiaskan cahaya yang masuk untuk memfokuskannya ke retina.

Cahaya adalah sebuah bentuk radiasi elektromagnetik yang terdiri atas paket–paket individual seperti partikel yang disebut foton yang berjalan menurut cara–cara gelombang. Jarak antara dua puncak gelombang dikenal sebagai panjang gelombang. Fotoreseptor di mata peka hanya pada panjang gelombang antara 400 dan 700 nanometer. Cahaya tampak ini hanya merupakan sebagian kecil dari spektrum elektromagnetik total. Cahaya dari berbagai panjang gelombang pada pita tampak dipersepsikan sebagai sensasi warna yang berbeda–beda. Panjang gelombang yang pendek dipersepsikan sebagai ungu dan biru, panjang gelomang yang panjang diinterpretasikan sebagai jingga dan merah.

Pembelokan sebuah berkas cahaya (refraksi) terjadi ketika suatu berkas cahaya berpindah dari satu medium dengan tingkat kepadatan tertentu ke medium denagn tingkat kepadatan yang berbeda. Cahaya bergerak lebih cepat melalui udara daripada melalui medium transparan lainnya seperti kaca atau air. Ketika suatu berkas cahaya masuk ke sebuah medium yang lebih tinggi densitasnya, cahaya tersebut melambat (begitu pula sebaliknya). Berkas cahaya mengubah arah perjalanannya ketika melalui permukaan medium baru pada setiap sudut kecuali sudut tegak lurus.

Dua faktor berperan dalam derajat refraksi : densitas komparatif antara dua media dan sudut jatuhnya benda ke madium kedua. Pada permukaan yang melengkung seperti lensa, semakin besar kelengkungan, semakin besar derajat pembiasan dan semakin kuat lensa. Suatu lensa dengan permukaan konveks (cembung) menyebabkan konvergensi atau penyatuan, berkas–berkas cahaya, yaitu persyaratan untuk membawa suatu bayangan ke titik fokus. Dengan demikian, permukaan refraktif mata besifat konveks. Lensa dengan permukaan konkaf (cekung) menyebabkan divergensi (penyebaran) berkas–berkas cahaya, suatu lensa konkaf berguna untuk memperbaiki kesalahan refrektif mata tertentu, misalnya berpenglihatan dekat.

Akomodasi meningkatkan kekuatan lensa untuk penglihatan dekat.

Kemampuan menyesuaikan lensa sehingga baik sumbar cahaya dekat maupun jauh dapat difokuskan di retina dikenal sebagai akomodasi. Kekuatan lensa bergantung pada bentuknya, yang diatur oleh otot siliaris.

Otot siliaris adalah bagian dari korpus siliaris, suatu spesialisasi lapisan koroid di sebelah anterior. Korpus siliaris memiliki dua komponen utama yaitu otot siliaris dan jaringan kapiler (yang menghasilkan aqueous humor). Otot siliaris adalah otot polos melingkar yang melekat ke lensa melalui ligamentum suspensorium.

Ketika otot siliaris melemas, ligamentum suspensorium tegang dan menarik lensa sehingga lensa berbentuk gepeng dengan kekuatan refraksi minimal. Ketika berkontraksi, garis tengah otot ini berkurang dan tegangan di ligamentum suspensorium mengendur. Sewaktu lensa kurang mendapat tarikan dari ligamentum suspensorium, lensa mengambil bentuk yang lebih sferis (bulat) karena elastisitas inherennya. Semakin besar kelengkungan lensa (karena semakin bulat), semakin besar kekuatannya, sehingga berkas cahaya lebih dibelokkan.

Pada mata normal, otot siliaris melemas dan lensa mendatar untuk penglihatan jauh, tetapi otot tersebut berkontraksi untuk memungkinkan lensa menjadi lebih cembung dan lebih dekat untuk penglihatan dekat. Otot siliaris dikontrol oleh sistem syaraf otonom. Serat–serat saraf simpatis menginduksi relaksasi otot siliaris untuk penglihatan jauh, sementara sistem syaraf parasimpatis menyebabkan kontraksi otot untuk penglihatan dekat.

Lensa adalah suatu struktur elastis yang terdiri dari serat–serat transparan. Kadang–kadang serat ini menjadi keruh (opaque), sehingga berkas cahaya tidak dapat menembusnya, suatu keadaan yang dikenal dengan katarak. Lensa detektif ini biasanya dapat dikeluarkan dengan secara bedah dan penglihatan dipulihkan dengan memasang lensa buatan atau kacamata kompensasi.

Seumur hidup hanya sel–sel ditepi luar lensa yang diganti. Sel–sel di bagian tengah lensa mengalami kesulitan ganda. Sel–sel tersebut tidak hanya merupakan sel tertua, tetapi juga terletak paling jauh dari aquoeus humor, sumber nutrisi bagi lensa. Seiring dengan pertambahan usia, sel–sel di bagian tengah yang tidak dapat diganti ini mati dan kaku. Dengan berkurangnya kelenturan, lensa tidak lagi mampu mengambil bentuk sferis yang diperlukan untuk akomodasi saat melihat dekat. Penurunan kemampuan akomodasi yang berkaitan dengan usia ini, presbiopia, yang mengenai sebagian besar orang pada usia pertengahan (45 sampai 50 tahun), sehingga mereka memerlukan lensa korektif untuk penglihatan dekat.

Tidak semua serat di jalur penglihatan berakhir di korteks penglihatan. Sebagian diproyeksikan ke daerah–daerah otak lain untuk tujuan–tujuan selain persepsi penglihatan langsung, seperti :

1. Mengontrol ukuran pupil

2. Sinkronisasi jam biologis ke variasi siklis dalam intensitas cahaya (siklus tidur–bangun disesuaikan dengan siklus siang–malam).

3. Kontribusi terhadap kewaspadaan dan perhatian korteks.

4. Kontrol gerakan–gerakan mata.

Mengenai yang terakhir, kedua mata dilengkapi oleh enam otot mata eksternal yang menempatkan dan menggerakkan mata, sehingga mata dapat menentukan gerakan, lokasi, melihat, dan mengikuti benda. Gerakan mata adalah salah satu gerakan tubuh tercepat dan terkontrol secara tajam.

Mekanisme protektif membantu mencegah cedera mata.

Beberapa mekanisme membantu melindungi mata dari cedera. Kecuali bagian anteriornya, bola mata dilindungi oleh kantung tulang tempat mata berada. Kelopak mata berfungsi sebagai shutter (daun penutup) untuk melindungi bagian anterior mata dari gangguan luar. Kelopak mata menutup secara refleks untuk melindungi mata pada saat–saat yang mengancam, misalnya benda–benda yang datang cepat, cahaya yang sangat menyilaukan, dan keadaan–keadaan sewaktu kornea atau bulu mata tersentuh. Kedipan kelopak mata secara spontan berulang–ulang membantu menyebarkan air mata yang melumasi, membersihkan dan bersifat bakterisidal. Air mata diproduksi secara terus–menerus oleh kelenjar lakrimalis di sudut lateral atas dibawah kelopak mata. Cairan pembersih mata ini mengalir melalui permukaan kornea dan bermuara ke saluran alus di sudut kedua mata dan akhirnya dikosongkan ke belakang saluran hidung. Sistem drainase ini tidak dapat menangani produksi air mata yang berlebihan sewaktu menangis, sehingga air mata membanjir dari mata. Mata juga dilengkapi dengan bulu mata protektif yang menangkap benda–benda halus di udara seperti debu sebelum masuk ke mata.