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Das Auge

Das Auge. Physikalische Sichtweisen von Nina Völkel Marcel Pösselt und 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

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Presentation Transcript


  1. Das Auge Physikalische Sichtweisen von Nina Völkel Marcel Pösselt und Thomas Stenzel

  2. Roter Faden • Entwicklung des Auges vom Einzeller zum Menschen • Das menschliche Auge • Fehlsichtigkeiten beim menschlichen Auge

  3. Was ist ein Auge? • Lichtsinnesorgan • Reiz: EM-Wellen 200 – 800 nm • Sehfarbstoffe absorbieren Energie (Rezeptorzellen) • Zunehmende Konzentration → erhöhte Empfindlichkeit • Verschiedenste Erscheinungsformen

  4. Augenflecke • Vereinzelte Rezeptoren an bestimmten Stellen oder ganzem Körper • verbunden mit Nervensystem • nur Hell-Dunkel-Wahrnehmung • ggf. Wahrnehmung der Lichtstärke • Würmer, Muscheln, Seesterne etc.

  5. Das Flachauge • Lichtsinneszellen in Gruppen • reagieren teilw. auf unterschiedliche Wellenlängen / Intensitäten • ungefähres Richtungssehen durch Position am Körper • z.B. Quallen

  6. Das Becherauge (1) • Sehzellen liegen vom Licht abgewandt in einem Becher aus lichtundurchlässigen Pigmentzellen • Richtungssehen möglich • neurale Verrechnung unterschiedlich lokalisierter Augen • z.B. Lanzettenfischchen

  7. Das Becherauge (2) • mehrere Sinneszellen in einem Becher • spezifisches Muster je nach Einfallsrichtung • ein Auge genügt zum Richtungssehen • z.B. Strudelwurm

  8. Das Napfauge • Sinneszellen dem Licht zugewandt • Weiterentwicklung des Flachauges • ermöglicht Bestimmung der Intensität und der Einfallsrichtung des Lichts, aber kein Bildsehen • z.B. Schnecken

  9. Das Lochauge • verbessertes Napfauge (Netzhaut) • Prinzip der Lochkamera • Bildsehen und Entfernungssehen, allerdings lichtschwach und unscharf • z.B. einige Tintenfische

  10. 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

  11. 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

  12. Das menschliche Auge

  13. Äußere Augenhaut • Hornhaut: - Brechkraft in Luft: 41 Dioptrien • Lederhaut: - das weiße des Auges - setzen Augen- muskeln an

  14. Mittlere Augenhaut • Iris = Regenbogenhaut: - bildet Pupille, Blende - reguliert Lichteinfall • Aderhaut: - versorgt anliegende Schichten mit Nährstoffen

  15. Mittlere Augenhaut • Ziliarkörper: - dient zur Aufhängung der Linse und Akkommodation

  16. Innere Augenhaut • Netzhaut: - enthält Licht- sinneszellen - Blinder Fleck - Gelber Fleck

  17. BlinderFleck • Stelle der Netzhaut, an der keine Lichtsinnzellen sitzen → Sehnerv

  18. Gelber Fleck • Größte Dichte an Sehzellen • Mitte der Netzhaut • Durchmesser 5 mm

  19. Stäbchen und Zapfen

  20. Bilderzeugung Häufige Darstellung nur mit Brechung durch die Augenlinse

  21. Optische Daten des menschlichen Auges • Brechzahlen: - Kammerwasser und Glaskörper: 1,3365 - Linse: 1,42 – 1,46

  22. Optische Daten des menschlichen Auges • Brennwerte: - bei Fernakkommodation: insgesamt ca. 58 dpt - durch Hornhaut/Kammerwasser: 41 dpt - durch Linse 17 dpt (29% des Gesamtwertes)

  23. Optische Daten des menschlichen Auges • Brennwerte: - bei Nahakkommodation auf 0,1m insgesamt ca. 68 dpt - durch Hornhaut/Kammerwasser: 41 dpt - durch Linse 27 dpt

  24. Bessere Darstellung • Hornhaut und Augenlinse als Kombi-Linse - je nach Zustand plankonvex oder bikonvex - Abhängig von Akkommodation

  25. Akkommodation • Nah- und Ferneinstellung durch Änderung der Linsenkrümmung

  26. Akkommodation

  27. Akkommodation schematisch

  28. 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

  29. Kurzsichtigkeit

  30. Kurzsichtigkeit • Augenachse anormal lang oder Brechkraft der Medien zu stark. • Fernpunkt in endlicher Entfernung vom Auge • Nahpunkt näher am Auge

  31. Weitsichtigkeit

  32. Weitsichtigkeit • Augenachse anormal kurz oder Brechkraft der Medien zu schwach • Nahe Gegenstände unscharf • Dadurch meist leichtes Schielen • Weit entfernte Gegenstände leicht unscharf

  33. Weitere Typen von Fehlsichtigkeit • Stabsichtigkeit durch unregelmäßige Hornhautform • Altersweitsichtigkeit durch abnehmende Akkommodationsfähigkeit

  34. Statistische Daten

  35. Mögliche Ursachen von Fehlsichtigkeit • Zusammenhang zwischen Lesen und Entstehen von Kurzsichtigkeit • Schlafen bei Licht fördert das Längenwachstum des Augapfels

  36. Korrektur von Kurzsichtigkeit

  37. Korrektur von Weitsichtigkeit

  38. Korrektur von Fehlsichtigkeit • Für Kurzsichtige konkave Linsen (Zerstreuungslinsen) • Für Weitsichtige konvexe Linsen (Sammellinsen)

  39. 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

  40. Rechenbeispiel am Modell • Länge normalsichtiges Auge: 0,17 m entspricht: 5,88 dpt • Länge weitsichtiges Auge: 0,15 m entspricht: 6,45 dpt • Es fehlen: 6,45 dpt – 5,88 dpt = 0,57 dpt entspricht: 1,75 m

  41. Quellen • Unterricht Physik (Nr. 56, 82, 85 und 86) • www.wikipedia.de • div. Lexika

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