從明亮的地方走進暗房，
為什麼會暫時什麼都看不見？
眼睛要完全適應黑暗，其實需要約30分鐘。瞳孔放大只要幾秒鐘就結束了。真正花時間的，是眼睛深處「負責暗處」的細胞，重新合成被光破壞掉的色素所需的時間。
從白天明亮的戶外，走進已經開演的電影院。腳下和座位幾乎全黑，什麼都看不見。
但坐下幾分鐘後，鄰座的臉、走道的高低差，會漸漸浮現出來。過了10分鐘、20分鐘，連剛進場時看不見的東西也能看見了。
房間的亮度並沒有改變，改變的是你的眼睛。那麼，眼睛裡到底發生了什麼事？
耗時的原因只有兩個
眼睛深處的視網膜上，有兩種感光細胞：一種在明亮處負責辨色，另一種在暗處負責接收微弱的光。剛離開明亮環境時，負責暗處的細胞還無法運作。
負責暗處的細胞，靠一種遇光就會分解的色素來感光。在明亮的地方，這種色素幾乎都被分解掉了。重新合成需要數十分鐘。
大家常以為「因為瞳孔放大所以才看得見」。但瞳孔放大只需幾秒鐘就完成，能增加的進光量也很有限。真正的主角在視網膜。
大約10分鐘時，眼睛的「主力」正在交棒
視網膜上有兩種感光細胞。一種是錐細胞，在明亮處運作，能分辨顏色。另一種是桿細胞，雖然分不出顏色，卻能對比錐細胞微弱得多的光做出反應。
進入暗處後，錐細胞在幾分鐘內就會完全適應，之後便無法再看到更暗的光了。在這段時間裡，桿細胞則慢慢做好準備。請看圖1：進入暗處後約7～10分鐘，桿細胞會超越錐細胞。從那之後「漸漸看得見」的過程，就是桿細胞的工作。
桿細胞之所以需要較長時間準備，原因出在感光色素視紫質身上。視紫質每接收一次光子，形狀就會改變而失去作用。在明亮的白天光線下，幾乎所有視紫質都處於無法使用的狀態。把它變回原本形狀的過程，會在暗處慢慢進行。一般認為，要接近完全恢復需要約30分鐘。
在暗處，盯著看反而會消失
桿細胞還有一個有趣的特性。視網膜正中央，也就是視線正對著的位置，幾乎沒有桿細胞，那裡幾乎都是負責辨色與精細形狀的錐細胞（圖2）。
所以在漆黑的夜空中，如果直盯著一顆微弱的星星看，它會忽然消失；把視線稍微移開，又會重新看見。天文觀測者稱這種技巧為「餘光瞥視」。在暗房裡找東西時，比起直視，稍微看旁邊反而更容易找到。
桿細胞幾乎感覺不到紅光。因此使用紅光時，視紫質幾乎不會被分解。這正是觀星時使用紅色手電筒的原因。黃昏時紅花先變得暗沉、藍花卻依然明亮可見，也是主力正逐漸轉移到桿細胞途中的樣子。
從暗處走到明亮處，刺眼感通常在數秒到1分鐘內就會平息。因為色素的「分解」一遇光就是瞬間發生，但「重新合成」卻很費工。隧道入口附近的照明會比內部更亮，據說也是為了彌補剛進入隧道時眼睛反應的延遲。
值得記住的生活場景
晚上盯著明亮的手機螢幕看完，再走進暗的走廊或樓梯時，腳下會突然變得很難看清。這是因為桿細胞的色素又被螢幕的光分解掉了。剛進入暗處的那幾分鐘，常常會有一種「明明看不見卻自以為看得見」的錯覺。在有高低差的地方，請使用照亮腳下的燈光。
一般認為，適應黑暗的速度會隨年齡增長而變慢。視紫質的原料是維生素A，若嚴重缺乏，會導致在暗處看不清楚的「夜盲症」，這也是眾所周知的事實。
總結
在暗處逐漸看得見所需的時間，其實是眼睛的主力從錐細胞交棒給桿細胞、桿細胞重新合成被光破壞的色素所需要的時間。瞳孔放大只發生在最初幾秒鐘，剩下的30分鐘，是視網膜化學反應的時間。
眼睛並不是在「習慣」黑暗，
而是在重新製造適應黑暗所需的零件。
強光讓弱光變得看不見的機制，可參考「為什麼一到晚上，窗戶玻璃就會變成鏡子？」與「為什麼夜晚的馬路上，正在穿越的行人會突然看不見？」；暗處中身體搖晃的原因，可參考「為什麼晚上走在暗房裡，會搖搖晃晃站不穩？」。關於暗處中動物眼睛會發光的話題，請見「為什麼晚上動物的眼睛看起來會發光？」。
- 晚上在明亮的房間裡，用手掌把一隻眼睛牢牢遮住，維持這樣約20分鐘（可以一邊看書）。
- 關掉房間的燈，把遮住的手拿開。左右眼輪流閉上，比較看看兩眼看到的暗房景象。
- 應該只有原本遮住的那隻眼睛，能清楚看見家具的形狀。開燈之後，反而是這隻眼睛會覺得刺眼。
由此可知，適應黑暗是「以眼睛為單位」發生的。這證明了這是發生在視網膜上的變化，而不是在大腦裡。在暗房中進行實驗時，請先清空可能撞到的物品，並坐著進行。
想知道更多 ― 術語、公式與教科書的關聯從國中理科到大學專業科目，明確標示每段內容的程度
- 國中國中理科會學到的範圍
- 高中高中「生物」會學到的範圍
- 高中＋高中的延伸內容，或教科書專欄程度的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（視覺生理學、生物化學）的內容
- 研究連大學都還不會當作「定論」教授、目前研究者仍在探究中的話題
國中術語：這個現象是有名字的
- 暗適應：從明處移到暗處時，眼睛的敏感度逐漸提高的過程。
- 明適應：相反地，從暗處走到明處時，刺眼感逐漸平息的過程。速度比暗適應快得多。
- 錐細胞與桿細胞：視網膜上接收光線的兩種細胞。錐細胞負責明處與辨色，桿細胞負責暗處。一般認為錐細胞約有600萬個，桿細胞約有1億2000萬個。
國中高中用公式驗證：光靠瞳孔放大，究竟能看得多清楚？
瞳孔在明處直徑約2毫米，在暗處最大可放大到約8毫米。進入眼睛的光量與瞳孔面積成正比。讓我們和暗適應整體提升的敏感度倍率比較看看。
| 明處瞳孔直徑（大約） | 2 毫米 |
| 暗處瞳孔直徑（大約） | 8 毫米 |
| 暗適應整體的敏感度提升幅度（大約） | 約10萬倍（據稱會依條件大幅變動） |
| 直徑比 | 8 ÷ 2 ＝ 4 |
| 面積比（直徑比的平方） | 4 × 4 ＝ 16 |
| 瞳孔以外（視網膜）貢獻的倍率 | 100000 ÷ 16 ＝ 6250 |
瞳孔放大帶來的進光量增加約16倍。剩下的數千倍，來自視網膜內桿細胞開始運作、色素恢復充足所產生的效果。「因為瞳孔放大所以看得見」，其實只是整體效應中極小的入口。用符號表示的話，進光量與直徑 d 的平方成正比（只要單位一致，用什麼單位都可以）。
高中高中＋視紫質的「分解」與「再生」
高中桿細胞的色素視紫質，是由蛋白質視蛋白，與維生素A轉化而成的視黃醛結合而成。接收光線後，視黃醛的形狀會改變，並從視蛋白上脫離。這會觸發電訊號，讓我們感受到光。
高中＋脫離的視黃醛無法直接再利用，必須被運送到視網膜深處的色素上皮細胞層，恢復成原本的形狀後，再送回桿細胞。這一來一回相當耗時，被認為是暗適應緩慢的主要原因。錐細胞則可藉助視網膜其他細胞的幫助較快再生，這也是錐細胞適應較快的原因。
大學敏感度曲線的轉折點與普爾金效應
在暗適應過程中，若持續測量「勉強能看見的最低亮度」，就會得到如圖1那樣中途出現轉折的曲線。這個轉折點正是「錐細胞與桿細胞的交棒」；若只對中央部位打光測量，轉折點就不會出現，只留下錐細胞的曲線。此外，一般認為錐細胞對黃綠色（波長約555奈米附近）反應最敏銳，桿細胞則對藍綠色（約500奈米附近）反應最敏銳。當主力交棒後，人眼感覺明亮的顏色會偏向藍色，這稱為普爾金效應，也是黃昏時紅花看起來變暗的原因。
研究目前仍未完全釐清的事
- 需要幾個光子才算「看見了」？ 1942年的實驗顯示，僅需數個光子就能回答「看見了」，因此推測單一桿細胞能對單一光子產生反應。大腦如何區分這與雜訊的界線，至今仍在研究中。
- 為什麼年紀大了會變慢？ 目前懷疑是色素上皮再生速度變慢所致。也有研究嘗試以暗適應速度作為眼疾早期發現的線索。
- 海盜戴眼罩，真的是為了適應黑暗嗎？ 「為了方便在甲板上與昏暗船艙間往返」這個說法廣為流傳。理論上說得通，但目前並未找到確切記錄證明他們真的這樣使用。
也就是說，本文的內容也僅是「目前已知範圍內的解釋」。尤其是時間與倍率的數字，會因光線強弱、年齡、測量方式不同而有很大差異，僅供參考。
與教科書的關聯（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科二年級「刺激與反應（眼睛的構造）」 | 視網膜、瞳孔的作用、瞳孔放大面積的計算 |
| 高中 | 生物「動物的反應與行為（感光細胞）」 | 錐細胞與桿細胞、視紫質 |
| 高中＋ | 生物延伸內容・資料集專欄 | 視黃醛的再生與色素上皮 |
| 大學 | 視覺生理學、生物化學 | 暗適應曲線的轉折點、普爾金效應 |
| 研究 | 視覺科學、眼科學 | 光子數閾值、老化造成的延遲 |
| ― | 與生活的關聯 | 電影院、夜晚的樓梯、觀星用紅色手電筒、隧道照明 |
- Hecht, S., Shlaer, S., & Pirenne, M. H. (1942). Energy, quanta, and vision. Journal of General Physiology, 25(6), 819–840.
- Lamb, T. D., & Pugh, E. N. (2004). Dark adaptation and the retinoid cycle of vision. Progress in Retinal and Eye Research, 23(3), 307–380.
- Webvision: The Organization of the Retina and Visual System（猶他大學）
- 高中生物教科書・圖說資料集（感光細胞與視紫質單元）
※本文為大眾科學解說。文中數值僅為理解原理的參考概算。暗處中的視覺表現因人而異，若突然發現夜間視力明顯變差，請諮詢眼科醫師。