Nasza planeta jest cały czas pod działaniem promieniowania dochodzącego do Ziemi albo w sposób bezpośredni od Słońca, albo odbity od Księżyca w porze nocnej.
Bodźce świetlne wywoływane są przez promieniowanie elektromagnetyczne o określonym przedziale długości fali. Przedział ten zwany jest światłem. Człowiek odbiera je dzięki jednemu z podstawowych zmysłów, jakim jest wzrok.
Zdolność odbioru bodźców świetlnych i zagadnienia widzenia od dawna interesowały ludzkość, jednak zasadniczy rozwój wiedzy nastąpił w XVII wieku, gdy powstała nauka zwana optyką - stanowiąca dział fizyki. Przez szereg lat prace takich uczonych jak (Newton, Huyghens, Young, Fresnel, Maxwell, Planck czy Einstein doprowadziły do powstania współczesnej teorii na ten temat, sprowadzającej się do przyjęcia dwoistości natury światła jako drgań elektromagnetycznych (teoria falowa) i porcji energii (teoria fotonowa). Tylko obie teorie razem wyjaśniają wszystkie zjawiska, z jakimi ma do czynienia optyka. Ze względu na zagadnienia związane przede wszystkim z widzeniem, w niniejszej publikacji zajmiemy się praktycznie tylko zjawiskami związanymi z teorią falową.
Fale elektromagnetyczne są powszechnym zjawiskiem otaczającej nas przyrody i charakteryzują się jak wszystkie fale m.in. częstotliwością drgań. Częstotliwość drgań, oznaczana najczęściej literą v, jest liczbą drgań na sekundę i mierzona jest w hercach (1 Hz = 1/sek). Jest ona, dla wszystkich fal elektromagnetycznych, niezależna od ośrodka, w którym dana fala się rozchodzi. Częstotliwość drgań (prędkość rozchodzenia się promieniowania c i długość fali l)związane są ze sobą zależnością:

c = lv

Jeżeli długość fali wyrazimy w (km), a częstotliwość w (Hz),to prędkość c będzie wyrażona w (km/sek). W jednorodnym ośrodku fale elektromagnetyczne rozchodzą się prostoliniowo z określoną prędkością zależną od właściwości optycznych tego ośrodka. Prędkość rozchodzenia się promieniowania elektromagnetycznego w próżni jest jedną z najważniejszych stałych natury nazywana jest prędkością światła i wynosi:

c₀ = 299792,46 (km/sek)

Jak już wspomnieliśmy, szczególną pozycję w promieniowaniu elekromagnetycznym stanowi obszar określony przez wrażliwość oka ludzkiego, czyli promieniowanie zdolne do bezpośredniego wywoływania wrażeń wzrokowych. Dla celów praktycznych przyjęto, że długości fal promieniowania widzialnego mieszczą się w zakresie 380 - 780 nm (1 nm = 1.10^-9 m = 0,000001 mm)
W zależności od długości fali rozróżniamy w świetle różne barwy, których orientacyjne przedziały przedstawia umieszczona poniżej tablica. Mieszanina wszystkich długości fal, występujących w widmie światła, tworzy światło białe. Odwrotnie, światło białe w określonych warunkach rozkłada się na barwy pierwotne i to zjawisko znane jest doskonale w przyrodzie jako tęcza.
W promieniowaniu słonecznym interesują nas również obszary sąsiednie o promieniowaniu krótszym od widzialnego, zwanym promieniowaniem ultrafioletowym (UV) oraz dłuższym, zwanym promieniowaniem podczerwonym (IR). W zakresie obu promieniowań wprowadzono dodatkowy podział w zależności od długości fali. Podział ten przedstawiono w zamieszczonej poniżej tablicy.
Oba te obszary nie wywołują zjawisk wzrokowych, jednak wpadają do oka i oddziałują na nie w różny sposób.
Promieniowanie ultrafioletowe charakteryzuje się dużą aktywnością biologiczną działającą bakteriobójczo, wywołuje reakcje fotochemiczne, a także powoduje wytwarzanie w organizmie witaminy D2. Przy większych natężeniach jest jednak szkodliwe dla zdrowia.
Promieniowanie podczerwone, noszące również nazwę promieniowania cieplnego, stosowane jest do ogrzewania i suszenia, a także wykorzystywane do obserwacji w ciemności przy zastosowaniu odpowiednich przetworników (tzw. noktowizja), a także w kamerach termowizyjnych używanych w diagnostyce medycznej.
Promieniowanie słoneczne, przechodząc przez otaczającą kulę ziemską atmosferę, ulega selektywnemu osłabieniu, tzn. składniki promieniowania są w różny sposób pochłaniane i rozpraszane, i dlatego w różnym stopniu docierają do powierzchni Ziemi.
Atmosfera Ziemi jest powłoką gazową składającą się z mieszaniny gazów stanowiących powietrze. Głównymi składnikami powietrza są azot (ok. 78%) i tlen (ok. 21%). Atmosfera ziemska nie ma wyraźnej górnej granicy, lecz przechodzi stopniowo w przestrzeń kosmiczną. Własności fizyczne i chemiczne zmieniają się wraz ze wzrostem wysokości i są podstawą do podziału atmosfery na koncentryczne warstwy bez wyraźnie zaznaczonych granic między nimi. Do najważniejszych warstw zaliczyć należy troposferę i stratosferę.
Troposfera jest warstwą najbliższą Ziemi i rozciąga się do wysokości 16-18 km nad równikiem, i do 7-10 km nad obszarami podbiegunowymi. Troposfera odpowiada za stany pogodowe i klimat, gdyż odbywa się w niej cały ruch powietrza.
Stratosfera jest warstwą powyżej troposfery i rozciąga się do 45-50 km od powierzchni Ziemi.
W warstwie tej, a właściwie w warstwie rozciągającej się od 10-50 km zwanej ozonosferą, zawarta jest zwiększona iloś ozonu czyli tlenu występującego w postaci cząsteczek trójatomowych. Właśnie dzięki ozonowi w warstwie tej zostaje praktycznie pochłonięte całe promieniowanie ultrafioletowe C i w znacznym stopniu ultrafiolet B i A.
Wieloletnie badania światła słonecznego przeprowadzone na powierzchni Ziemi pozwoliły ustalić pewne średnie wartości rozkładu energetycznego, które w układzie procentowym przedstawia również przytoczona niżej tablica. Oczywiście rozkład i wartości energetyczne nie są stałe, a udział promieniowania ultrafioletowego zależy szczególnie od:

• szerokości geograficznej - grubości warstwy powietrza, przez którą promienie przechodzą (największy udział ultrafioletu występuje w pasie równikowym pomiędzy 30⁰ szerokości południowej, a 30⁰ szerokości północnej);
• wysokości nad poziomem morza - również sprawa grubości warstwy powietrza (promieniowania ultrafioletowego przybywa około 15% na każde 1000 m wysokości);
• wysokości położenia Słońca na niebie, czyli w dalszym ciągu zależnie od grubości warstwy powietrza, a więc od pory roku i pory dnia (rano i późnym popołudniem jest mało ultrafioletu, a najwięcej w letnie południe);
• stopnia czystości powietrza oraz zachmurzenia;
• promieniowania odbitego od śniegu, piasku, wody itp.;
• składu atmosfery (m.in. zależnie od zawartości ozonu w górnych warstwach atmosfery).

Właśnie zagadnienie grubości warstwy ozonowej stało się od kilkunastu lat przedmiotem badań na całym świecie. Okazało się, że główny problem polega na emisji do atmosfery związków fluoro- i chloropodobnych, a w tym głównie freonu, powodujących rozkład ozonu. Zmniejszenie grubości warstwy ozonu o 1/10 zwiększa natężenie promieniowania ultrafioletowego aż o 20%. Podniesiony przez uczonych alarm spowodował podpisanie międzynarodowych umów dotyczących ograniczenia emisji freonów. Promieniowanie słoneczne ma znaczny wpływ na nasz wzrok. O ile organizm ludzki, a w tym również oko, jest dostosowane w wyniku ewolucji do przeciętnych warunków, to zmieniona struktura tego promieniowania może mieć niekorzystny wpływ na nasze oczy i wymaga ich odpowiedniej ochrony.