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

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