Das Auge Physikalische Sichtweisen von Nina Völkel Marcel Pösselt und Thomas Stenzel
Das Auge
Physikalische Sichtweisen
von Nina VölkelMarcel Pösseltund Thomas Stenzel
Roter Faden
Entwicklung des Auges vom Einzeller zum Menschen
Das menschliche Auge
Fehlsichtigkeiten beim menschlichen Auge
Was ist ein Auge?
Lichtsinnesorgan Reiz: EM-Wellen 200 – 800 nm Sehfarbstoffe absorbieren Energie
(Rezeptorzellen) Zunehmende Konzentration
→ erhöhte Empfindlichkeit Verschiedenste Erscheinungsformen
Vereinzelte Rezeptoren an bestimmten Stellen oder ganzem Körper
verbunden mit Nervensystem nur Hell-Dunkel-Wahrnehmung ggf. Wahrnehmung der Lichtstärke Würmer, Muscheln, Seesterne etc.
Augenflecke
Das Flachauge
Lichtsinneszellen in Gruppen reagieren teilw. auf unterschiedliche
Wellenlängen / Intensitäten ungefähres Richtungssehen durch
Position am Körper z.B. Quallen
Das Becherauge (1)
Sehzellen liegen vom Licht abgewandt in einem Becher aus lichtundurchlässigen Pigmentzellen
Richtungssehen möglich neurale Verrechnung unterschiedlich
lokalisierter Augen z.B. Lanzettenfischchen
Das Becherauge (2)
mehrere Sinneszellen in einem Becher spezifisches Muster je nach
Einfallsrichtung ein Auge genügt zum Richtungssehen z.B. Strudelwurm
Das Napfauge
Sinneszellen dem Licht zugewandt Weiterentwicklung des Flachauges ermöglicht Bestimmung der Intensität und
der Einfallsrichtung des Lichts, aber kein Bildsehen
z.B. Schnecken
Das Lochauge
verbessertes Napfauge (Netzhaut) Prinzip der Lochkamera Bildsehen und Entfernungssehen,
allerdings lichtschwach und unscharf z.B. einige Tintenfische
Das Blasenauge
Augeninnenraum vollständig vom Außenmedium abgeschlossen (Hornhaut)
mit lichtdurchlässigen Sekreten gefüllt (Linse ohne Akkommodation)
evolutionäre Vorgänger des Auges der Wirbeltiere
z.B. höhere Tintenfische, Schnecken
Das Facettenauge
Gesamtbild ist ein Mosaik aus allen Einzelbildern Anzahl: einige Hundert bis zu einigen Zehntausend Auflösung durch Anzahl der Einzelaugen begrenzt
→ weit geringer als Linsenauge zeitliche Auflösung bei Facettenaugen weit höher
sein als bei Linsenaugen (ca. zehnmal so hoch) Farbempfindlichkeit in den UV-Bereich verschoben größtes Blickfeld aller bekannten Lebewesen z. B. Spinnen, Insekten etc. lassen sich in Evolutionsgeschichte nicht einordnen
Das menschliche Auge
Äußere Augenhaut Hornhaut:
- Brechkraft in Luft: 41 Dioptrien
Lederhaut:
- das weiße des Auges
- setzen Augen-muskeln an
Mittlere Augenhaut Iris = Regenbogenhaut:
- bildet Pupille, Blende
- reguliert Lichteinfall
Aderhaut:
- versorgt anliegende Schichten mit Nährstoffen
Mittlere Augenhaut
Ziliarkörper:
- dient zur Aufhängung der Linse und Akkommodation
Innere Augenhaut
Netzhaut:- enthält Licht-
sinneszellen- Blinder Fleck- Gelber Fleck
Blinder Fleck
Stelle der Netzhaut, an der keine Lichtsinnzellen sitzen
→ Sehnerv
Gelber Fleck
Größte Dichte an Sehzellen
Mitte der Netzhaut
Durchmesser 5 mm
Stäbchen und Zapfen
Bilderzeugung
Häufige Darstellung nur mit Brechung durch die Augenlinse
Optische Daten des menschlichen Auges
Brechzahlen:
- Kammerwasser und Glaskörper: 1,3365
- Linse: 1,42 – 1,46
Optische Daten des menschlichen Auges
Brennwerte:
- bei Fernakkommodation:
insgesamt ca. 58 dpt
- durch Hornhaut/Kammerwasser: 41 dpt
- durch Linse 17 dpt (29% des Gesamtwertes)
Optische Daten des menschlichen Auges
Brennwerte:
- bei Nahakkommodation auf 0,1m
insgesamt ca. 68 dpt
- durch Hornhaut/Kammerwasser: 41 dpt
- durch Linse 27 dpt
Bessere Darstellung
Hornhaut und Augenlinse als Kombi-Linse
- je nach Zustand plankonvex oder bikonvex
- Abhängig von Akkommodation
Akkommodation
Nah- und Ferneinstellung
durch Änderung
der Linsenkrümmung
Akkommodation
Akkommodation schematisch
Das Normalsichtige Auge
• Vertikaler Durchmesser des Augapfels:
24 mm
• Krümmungsradius der Hornhaut:
8 mm
• Durchmesser der Linse:
ca. 10 mm
• Dicke der Linse:
3,6 – 4,4 mm
Kurzsichtigkeit
Kurzsichtigkeit
Augenachse anormal lang oder Brechkraft der Medien zu stark.
Fernpunkt in endlicher Entfernung
vom Auge
Nahpunkt näher am Auge
Weitsichtigkeit
Weitsichtigkeit Augenachse anormal kurz oder Brechkraft
der Medien zu schwach
Nahe Gegenstände unscharf
Dadurch meist leichtes Schielen
Weit entfernte Gegenstände leicht unscharf
Weitere Typen von Fehlsichtigkeit
Stabsichtigkeit durch unregelmäßige Hornhautform
Altersweitsichtigkeit durch abnehmende Akkommodationsfähigkeit
Statistische Daten
40%
32%
9%
19%
Normalsichtig
Kurzsichtig
Weitsichtig
Altersweitsichtig
Mögliche Ursachen von Fehlsichtigkeit
Zusammenhang zwischen Lesen und Entstehen von Kurzsichtigkeit
Schlafen bei Licht fördert das Längenwachstum des Augapfels
Korrektur von Kurzsichtigkeit
Korrektur von Weitsichtigkeit
Korrektur von Fehlsichtigkeit
Für Kurzsichtige konkave Linsen (Zerstreuungslinsen)
Für Weitsichtige konvexe Linsen (Sammellinsen)
Die Dioptrienzahl
Positive dtp: Sammellinse
Negative dtp: Zerstreuungslinse
Brillenstärke in dtp ist gleich dem Kehrwert der Brennweite in Metern
In der Regel Stärken zwischen -7 und +4 Dioptrien
Rechenbeispiel am Modell
Länge normalsichtiges Auge: 0,17 mentspricht: 5,88 dpt
Länge weitsichtiges Auge: 0,15 mentspricht: 6,45 dpt
Es fehlen: 6,45 dpt – 5,88 dpt = 0,57 dptentspricht: 1,75 m
Quellen
Unterricht Physik (Nr. 56, 82, 85 und 86)
www.wikipedia.de
div. Lexika