Titel: Das Auge

Das Auge

1. Der Aufbau des Auges

Das menschliche Auge kann man in in viele Augenteile unterteilen.
Die Augenteile, die uns sofort auffallen sind die Regenbogenhaut (Iris) und die Pupille, beides kann man mit einer Lochblende vergleichen. Die Iris regelt den Lichteinfall und so kann der Durchmesser der Pupille variiert werden (1-8mm). Dieser Vorgang ist wichtig für die Akkomodation und Adaption, diese Begriffe werde ich später noch erläutern. Die Hornhaut (Cornea) ist für den Schutz des Auges zuständig und liefert den Hauptanteil der Brechkraft.
Die Augenlinse (Lens cristallina) besteht überwiegend aus Wasser 70% und hat eine konvexe Form. Sie besteht aus einem elastischen Stoff und hat im Kern eine höhere Brechzahl (n=1,4) als außen (n=1,34). Die Linse ist das wesentliche Abbildungssystem des Auges. Durch Veränderung der Brennweite ist unser Auge fähig, Bilder aus verschiedenen Entfernungen scharf zu sehen. Hierfür ist der Ringmuskel (Ciliarmuskel) zuständig, der durch zusammenziehen der Bänder die Spannung der Augenlinse variieren kann. So kann die Brennweite des Auges zwischen 2,3cm und 1,7cm verändert werden.
Der Glaskörper besteht aus einer galertartigen Konsistenz und ist für den Abstand von Augenlinse zu Netzhaut zuständig.
Die Netzhaut (Retina) verfügt über zwei unterschiedliche Arten von Sinneszellen oder Rezeptoren:-- Zapfen (für das Tagsehen) und-- Stäbchen (Für das Nachtsehen).Bei heller Umgebung sind die Zapfen aktiv. Sie sind nicht sehr empfindlich und können Farben erkennen. Geht man aus einem hellen in einen dunklen Raum, schalten sich die Zapfen nach und nach ab und die Stäbchen werden aktiv. Die Stäbchen sind für das Nachtsehen zuständig und sehr empfindlich auch für schwache Lichtreize. Der Nachteil: Farben können sie nicht wahrnehmen. Daher der bekannte Spruch:
“Nachts sind alle Katzen grau”.
Desweiteren gibt es zwei Merkmale der Netzhaut, die von der Aderhaut, dem Versorgungssystem, umgeben ist. Der blinde Fleck (Mariote Fleck) ist die Austrittstelle der Nervenfasern aus dem Augapfel. Hier fehlen die Lichtempfänger.
In dem späteren Versuch werden wir den blinden Fleck nachweisen und somit den Namen klären.
Der gelbe Fleck (Fovea centralis) (d=2cm) ist die Stelle des schärfsten Sehen, weil hier fast nur Zapfen angeordnet sind.

2. Bildentstehung im Auge

Die Lichtstrahlen eines Objektes werden durch den optischen Apparat (Hornhaut, Kammerwasser, Linse, Glaskörper) gesammelt und auf der Netzhaut umgekehrt und verkleinert abgebildet.
Die Brechkraft von Linsen wird in Dioptrien gemessen. 1D entspricht der Brechkraft einer Linse von f=100cm Brennweite.
Dioptrien ist der Kehrwert der Brennweite. Die Stärke, mit der die Lichtstrahlen gebündelt werden, nennt sich Brechkraft. Sie wird in Dioptrien gemessen.

2.1 Akkomodation
Kurz formuliert ist Akkomodation die Anpassung des Auges an die jeweilige Gegenstandsweite. Die Sehschärfe des menschlichen Auges beginnt ab 15cm Gegenstandsweite. Das Auge kann ihre Brennweite (Abstand Linse - Netzhaut) zwischen 2,3cm und 1,7cm verändern und so auf der Netzhaut ein scharfes Bild abbilden.



Hierbei kann sich die elastische Linse von einer Kugelform (Nahpunkt,hohe Brechkraft) in eine Ellipsenform
(weit entfernter Gegenstand, geringe Brechkraft) verändern. Durch die veränderte Krümmung der Linse werden die einfallenden Lichtstrahlen mal stärker und mal schwächer gebrochen. Dabei verändert sich die Brechkraft der Linse.
Die Brechkraft liegt zwischen 15 D bei Fernsicht und 50 D bei Nahsicht. Das entspricht einer Brennweite an Luft von 20mm bis 70mm.

2.2. Adaption
Bei der Adaption passt sich das Auge an die Helligkeiten an.

Vergleich mit dem Fotoapparat

Gemeinsamkeiten:
• Durch eine Konvexlinse wird ein umgekehrtes, reelles Bild erzeugt.
• Die Lichtmenge wird durch einen ‘Apparat’ geregelt und ist vorgegeben. Beim Auge spricht man von der Iris, beim Fotoapparat von der Blende.

Unterschiede:
• Bei der Scharfeinstellung des Bildes ist die Brennweite beim Fotoapparat vorgegeben. Um Gegenstände scharf zu tsellen muss der Abstand von Objektiv und Film verändert werden. Dafür steht die Bildweite des Auges fest.
• Im Gegensatz zum Auge, muss man beim Fotoapparat verschiedene Filme benutzen um sich auf die verschiedenen Helligkeiten einzustellen.
Beim Auge wird dies durch die Adaption geregelt.



Quelle: http://www.physik.uni-erlangen.de/praktik/nebenfach/Augenmodell.pdf http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/12sehen/funktion_l.htm http://www.zum.de/dwu/pop108vs.htm http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/12sehen/netzhaut.htm http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/12linsen.htm http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/umwelt_technik/12sehen/auge.htm http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/musteraufgaben/12linsen/index.htm http://www.phys-prak.uni-duesseldorf.de/index.htm?page=/entw/med_prak/versuche/514/514.htm http://wwwex.physik.uni-ulm.de/lehre/gk3a-2002/node22.html www.wissen.de/materil/wissen_live/welt_der_farben/welt