Für das photopische Sehen liegt der Höchstwert der Empfindlichkeit des Auges bei 555 Nanometern, einer gelbgrünen Farbe. Für das skotopische Sehen liegt der Höchstwert der Empfindlichkeit jedoch bei 505 Nanometern, d. h. blaugrünes Licht, obwohl das Sehen in Schwarz-Weiß ist.

Skotopische Adaptation
In der Beleuchtungswissenschaft beschäftigt man sich überwiegend mit dem photopischen Sehen, welches dadurch von höherer Bedeutung ist.

Hier stößt man jedoch auf ein kleines Problem, da nicht jeder Mensch über die gleiche Empfindlichkeit verfügt. Die CIE, eine internationale Beleuchtungskommission, hat einen internationalen Standard namens „CIE-Normalbeobachter” eingeführt.

Er ist bekannt als V()-Kurve und ist die durchschnittliche Empfindlichkeit des Auges über das Wellenlängenspektrum von 380 bis 760 Nanometer. Bei 555 Nanometern ist die Empfindlichkeit am höchsten, während die Empfindlichkeit bei 400 Nanometern nur ein Tausendstel des höchsten Wertes beträgt. Das bedeutet, dass ein Watt Strahlung im gelbgrünen Bereich des Spektrums 1000 Mal effektiver ist als ein Watt Strahlung im tiefblauen Bereich.

Stattdessen benutzen wir das Lumen, eine Messung der Flussrate der Lichtenergie, oder gebräuchlicher, des Lichtstroms ist. Ein Lumen Lichtstrom bei 555 Nanometern entspricht einer ausgestrahlten Energie von einem 680stel eines Watt, bei 400 Nanometern jedoch 3,5 Watt.

Wenn man die ausgestrahlte Energie bei jeder Wellenlänge sowie die entsprechende Augenempfindlichkeit (wie von CIE definiert) bei dieser Wellenlänge berücksichtigt, kann der Lichtstrom einer Lampe errechnet werden, der Bezug von Watt zu Lumen ist dabei ein wichtiger Faktor.

Sehschärfe
Das Auge funktioniert bei einem sehr breiten Spektrum an Beleuchtungsstärken:

Helles Sonnenlicht - 100.000 Lux

Straßenbeleuchtung - 5 Lux

Sternenlicht - 0,2 Lux

Das Auge funktioniert jedoch nicht bei allen Beleuchtungsstärken gut. So nimmt die Beleuchtungsstärke beispielsweise direkten Einfluss auf die Sehschärfe der Augen, d. h. die Fähigkeit, alle Einzelheiten wahrnehmen zu können.

Im Allgemeinen gilt, je mehr Licht vorhanden, desto besser kann das Auge sehen. Hier gilt jedoch das Gesetz des abnehmenden Grenzertrages, d. h. eine ansteigende Leuchtdichte über einen gewissen Punkt hinaus führt nicht mehr zu einer besseren Sehschärfe.

Größe und Kontrast
Sehschärfe hängt auch von der Größe des Objekts und dem Kontrast ab. Wir können die Auswirkung der Faktoren auf die visuelle Leistung des Auges bei verschiedenen Beleuchtungsstärken feststellen.

Beim Beleuchtungsdesign müssen diese relativen, visuellen Leistungen stark berücksichtigt werden, damit für eine spezielle Funktion die optimale Beleuchtung erzielt werden kann.

Im Korridor eines Büros zum Beispiel, wo nur große Gegenstände mit einem relativ starken Kontrast wahrgenommen werden müssen, ist kein besonders hoher Beleuchtungsgrad notwendig.

Dagegen ist in Situationen, in denen detailliertes Sehen wichtig ist oder schlechte Kontraste herrschen, bzw. beides zutrifft etwa in einem Operationssaal, auf der Werkbank eines Uhrmachers oder im Montagebereich der Mikroelektronik, eine hohe Beleuchtungsstärke ausschlaggebend, um beste visuelle Leistung zu gewährleisten und Ermüdungserscheinungen vorzubeugen.

Das Adaptationsniveau ist der Punkt, an dem das Auge in einem gewissen visuellen Umfeld konstant angepasst ist. Zum Zweck der Berechnung der angemessenen Beleuchtung wird dieser Punkt willkürlich als arithmetischer Durchschnitt der Beleuchtung des visuellen Feldes für eine bestimmte Sehrichtung gewählt.