Augen in der Optik

Das Auge ist ein Sinnesorgan, das zur bildhaften Wahrnehmung der Außenwelt dient.


Das Auge kann:

  • Gegenstände in unterschiedlicher Entfernung scharf sehen.
  • sich an Helligkeitsschwankungen anpassen.
  • Farben wahrnehmen.

Die Pupille

Die Pupille ist die Öffnung des Auges, durch die das Licht einfallen kann. Die Iris darum herum funktioniert wie ein Muskel und dient als eine Art Blende. Sie reguliert die einfallende Lichtmenge ins Auge:

  • Bei großer Helligkeit zieht sie sich zusammen und die Pupille ist klein.
  • Bei kleiner Helligkeit weitet sie sich und die Pupille ist groß.

Die Linse

Die schützende Hornhaut, die Flüssigkeit in der Vorkammer und die Augenlinse bilden das Linsensystem des Auges.

Insgesamt wirkt das wie eine Sammellinse, welche das einfallende Licht bündelt und ein verkleinertes, umgekehrtes und seitenvertauschtes Bild des Gegenstandes auf der Netzhaut erzeugt.

Durch die Ziliarmuskeln kann die Krümmung der Augenlinse und damit die Brechkraft des Linsensystems stufenlos verändert werden und wir können Nahes und Fernes problemlos scharf sehen (Akkommodation).

Die Netzhaut

Die Netzhaut setzt sich aus über 100 Millionen Sehzellen (Stäbchen und Zapfen) zusammen. Das auf der Netzhaut erzeugte Bild wird durch die Sehzellen in elektrische Impulse umgewandelt, die zum Gehirn weitergeleitet werden. Dort erst werden sie zu optischen Eindrücken verarbeitet. Daher nehmen wir immer aufrechte, seitenrichtige Bilder wahr.

Stäbchen

Sie befinden sich weiter außen auf der Netzhaut und reagieren empfindlicher als Zapfen. Sie ermöglichen das Hell- und Dunkelsehen und werden auch bei wenig Licht aktiviert. Die Stäbchen ermöglichen es außerdem, räumliche Tiefe zu erkennen und Kontraste wahrzunehmen.

Zapfen

Es gibt drei unterschiedliche Zapfentypen die auf sichtbares Licht reagieren. Man kann also nur drei Grundfarben sehen.

  • L-Zapfen absorbieren lange Wellenlängen (rot).
  • M-Zapfen absorbieren mittlere Wellenlängen (grün).
  • S-Zapfen absorbieren kurze Wellenlängen (blau).

Warum wir Farben sehen, die gar nicht da sind hat den Grund, dass Farben mithilfe der additiven Farbmischung gemischt werden. Aus der Kombination dieser drei Farben ergeben sich alle anderen Farben, die der Mensch sehen und benennen kann.

Ein Querschnitt eines Auges ist dargestellt. Das Licht tritt durch Pupille durch und wird durch die Linse gebrochen. Die Strahlen werden gebündelt und landen auf Zapfen und Stäbchen auf der Netzhaut. Die Informationen werden durch den Sehnerv weiter geleitet.

Augenfehler

Beim Sehen können Fehler auftreten, wie zum Beispiel Fehler beim Farbensehen (Rot-Grün-Schwäche, Farbblindheit).

Kurz- oder Weitsichtigkeit entsteht durch eine vergrößerte oder verkleinerte Länge des Augapfels. Dadurch entsteht das scharfe Bild vor oder nach der Netzhaut.

Um Fehlsichtigkeiten zu korrigieren, muss man durch Sehhilfen (Brillen, Kontaktlinsen) oder einer Operation dafür sorgen, dass die Brennweite wieder stimmt.

Wenn der Augapfel verformt ist, dann ist der Brennpunkt nicht mehr direkt auf der Netzaut und man sieht unscharf. Bei Kurzsichtigkeit ist der Augapfel verlängert und der Brennpunkt daher vor der Netzhaut und bei der Weitsichtigkeit ist er verkürzt. Daher ist hier der Brennpunkt hinter der Netzhaut. Eine Brille kann jeweils helfen die Brennweite wieder richtig auszurichten.

Wenn der Augapfel verformt ist, dann ist der Brennpunkt nicht mehr direkt auf der Netzaut und man sieht unscharf. Bei Kurzsichtigkeit ist der Augapfel verlängert und der Brennpunkt daher vor der Netzhaut und bei der Weitsichtigkeit ist er verkürzt. Daher ist hier der Brennpunkt hinter der Netzhaut. Eine Brille kann jeweils helfen die Brennweite wieder richtig auszurichten.

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