Das Auge Physikalische Sichtweisen von Nina Völkel Marcel Pösselt

Präsentation zum Thema: "Das Auge Physikalische Sichtweisen von Nina Völkel Marcel Pösselt"—  Präsentation transkript:

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 3 konzentrische Schichten:
Äußere Augenhaut: Hornhaut und Lederhaut ( das weiße des Auges ) Mittlere Augenhaut: Iris = Regenbogenhaut, Aderhaut Innere Augenhaut: Netzhaut: Blinder Fleck, gelber Fleck

13 Äußere Augenhaut Hornhaut: - Brechkraft in Luft: 41 Dioptrien
Lederhaut: - das weiße des Auges - setzen Augen- muskeln an Brechkraft Auge gesamt 60 dpt

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 Blinder Fleck → Sehnerv
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 Verhältnis von Stäb. zu Zapfen auf gesamter Netzhaut 5:2 Äußerste 1,5mm breite Zonen höchste Stäbchendichte: Hell-Dunkel In der folgenden Zone (0,5mm) nimmt Stäbchenanteil ab Gelber Fleck enthält nur Zapfen: für Farbensehen Experiment!

20 Bilderzeugung Häufige Darstellung nur mit Brechung durch die Augenlinse Sind noch andere Linsen /Medien daran beteiligt?

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 Muskulatur des Ziliarkörpers reguliert Krümmungsgrad
Kontraktion dieser glatten Muskulatur führt zur Erschlaffung Zonulafasern, durch Eigenelastizität krümmt sich Linse

27 Akkommodation schematisch
Physiologische Mechanismus muss in der Physik nicht untersucht werden, nur interessant ob Linse abgeflacht oder nicht Strahlen von nah müssen durch eine stärker gekrümmte Linse

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 Physiologische Mechanismus muss in der Physik nicht untersucht werden, nur interessant ob Linse abgeflacht oder nicht Strahlen von nah müssen durch eine stärker gekrümmte Linse

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