明度與波長
光譜敏感係數 在可見光譜範圍內，人眼對不同波長的光線的感受性是不同的。這種情況可以用光譜敏感函式（或光譜光效率函式）來說明。從右圖可以看出，椎體細胞（明視覺）能吸收可見光譜所以波長的光，但它對光譜的中央部分（約555nm）最敏感，而對低於500nm和高於625nm的波長的敏感性要差得多。棒體細胞（暗視覺）也具有覆蓋整個可見光譜的光譜光效率函式，但與椎體細胞相比，它們對較短的波長具有最大的感受性。棒體細胞的整個曲線向光譜較短的一端移動約50nm。它們對短波一端較敏感，而對波長超過620nm的紅光，幾乎是不敏感的。
明度與視亮度
由於我們看到的大多數光線都是經由物體表面反射後進入眼睛的，而不是直接從光源來的，因此，明度不僅決定於物體照明的強度，而且決定於物體表面的反射係數。光源的照度越高，物體表面的反射係數越大（最大為1），看上去就越明亮。但是，光強與明度並不完全對應，如一個手電筒的亮光，白天顯暗，夜晚顯亮。可見，光源的強度相同，而引起人們的明暗感覺則是不一樣的。
視亮度（lightness）是指從白色表面到黑色表面的感覺連續體。它是由物體表面的反射係數決定的，而與物體的照度無關。物體表面的反射率高，顯得白；反射率低，顯得黑。
差別閾限
在正常情況下，人的視覺系統能夠對多大範圍的光強作出反應，經測定，這個範圍大約從10 燭光/m 到10 燭光/m 。根據光強對視覺得不同影響，這個範圍又可以劃分為暗視覺範圍(10 燭光/m ~10 燭光/m )、中間視覺範圍（10 燭光/m ）和明視覺範圍（10 燭光/m ~10 燭光/m ）。超過10 燭光/m 的光強，對人眼有破壞作用；低於10 燭光/m ，人眼就不能覺察了。後者成為視覺系統對光強的絕對閾限。
明度的差別閾限在光強為中等強度時，符合韋伯定律，其數值近似於1/100。在刺激極弱時為100/100，在光刺激極強時，韋伯比值K可縮小到1/167。
明度的絕對閾限與差別閾限的大小，都與光刺激作用的網膜位置有關。網膜上棒體細胞分布較密集的地方，對光的感受性較高，因而明度的絕對閾限值較低。相反，在椎體細胞集中的中央窩部位，對明度分辨的閾限值較高。
