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Grundwissen

Das menschliche Auge - Aufbau und scharfes Sehen

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Das menschliche Auge besteht u.a. aus einer (Sammel-)Linse und der Netzhaut, auf die das Bild der Umwelt abgebildet wird.
  • Um einen Gegenstand scharf zu sehen, muss der Gegenstand scharf auf der Netzhaut abgebildet werden.
  • Die Brennweite der Augenlinse verändert sich wenn du nahe bzw. weit entfernte Gegenstände anschaust.
Aufgaben Aufgaben

 

Aufbau und scharfes Sehen

Joachim Herz Stiftung / Marius Barzynski
Abb. 1 Vereinfachter Aufbau des Auges

Das zentrale Element des menschlichen Auges ist die Linse. Geschützt von der Hornhaut und in der mit Flüssigkeit gefüllten Augenkammer sorgt die Linse dafür, dass das du deine Umwelt scharf wahrnehmen kannst. Dazu bildet die Sammellinse das von einem Gegenstand ins Auge fallende Licht genau auf die Netzhaut ab. Dort nehmen Sinneszellen das Licht wahr und geben die Informationen über den Sehnerv an dein Gehirn weiter - hier entsteht daraus ein Bild, das du wahrnimmst.

Vor der Linse befindet sich noch die Pupille. Diese reguliert die Menge des einfallenden Lichtes in dein Auge, indem sie sich öffnet oder schließt.

Hinweis: Genau genommen sorgt dabei nicht nur die Linse für eine Brechung, sondern das gesamte System aus Hornhaut, Augenkammer, Linse und Glaskörper. Vereinfacht kannst du dir dieses Linsensystem jedoch als eine einzige Sammellinse vorstellen.

Linse mit veränderbarer Brennweite

Die Brennweite der menschlichen Augenlinse liegt in einem Bereich von etwa \(f\approx 20\,\rm{mm}\). Allerdings hat die Augenlinse im Gegensatz zu Linsen aus Glas keine feste Brennweite. Da der Abstand \(b\) zwischen Linse und Netzhaut praktisch immer gleich ist, könntest du mit einer Linse fester Brennweite \(f\) nur Gegenstände in einer bestimmten Entfernung scharf sehen, da die Abbildung hierfür genau auf der Netzhaut liegen muss.

Mithilfe des Ringmuskels kann die Brennweite der Linse verändert werden. Dadurch kannst du sowohl dein Smartphone in deiner Hand, also einen Gegenstand in geringer Gegenstandsweite \(g\), als auch die Wolken am weit entfernten Himmel scharf sehen.

Mehr Infos zur Änderung der Brennweite deiner Augenlinse durch die sogenannte Akkomodation findest du im Artikel "Das menschliche Auge - Akkomodation und Sehfehler".

Linse mit veränderbarer Brennweite

Die Brennweite der menschlichen Augenlinse liegt in einem Bereich von etwa \(f\approx 20\,\rm{mm}\). Allerdings hat die Augenlinse im Gegensatz zu Linsen aus Glas keine feste Brennweite. Da der Abstand \(b\) zwischen Linse und Netzhaut praktisch immer gleich ist, könntest du mit einer Linse fester Brennweite \(f\) nur Gegenstände in einer bestimmten Entfernung scharf sehen, da die Abbildung hierfür genau auf der Netzhaut liegen muss.

Mithilfe des Ringmuskels kann die Brennweite der Linse wie in Abb. 2 angedeutet verändert werden. Dadurch kannst du sowohl deine Armbanduhr an deinem Handgelenk, also einen Gegenstand in geringer Gegenstandsweite \(g\), als auch eine weit entfernte Kirchenuhr scharf sehen.

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Die Linse im menschlichen Auge bei Nah- und Fernsicht

 

Eigenschaften des Bildes auf der Netzhaut

Die Gegenstandsweite \(g\), also der Abstand vom betrachteten Gegenstand zum Auge, ist deutlich größer als die mittlere Brennweite der Augenlinse von \(f\approx 20\,\rm{mm}\). Es ist also \(g>2\cdot f\) und daher entsteht auf der Netzhaut ein reelles Bild, das höhen- und seitenverkehrt ist (Bildentstehung bei Linsenabbildungen). Auch ist das Bild auf der Netzhaut natürlich deutlich kleiner, als das abgebildete Objekt. Dein Gehirn sorgt jedoch dafür, dass deine Wahrnehmung nicht höhen- und seitenverkehrt ist und dreht das Bild wieder richtig.

Der Blinde Fleck

Dort, wo der Sehnerv aus dem Auge austritt, befinden sich keine Sehzellen (Lichtempfänger). Wird ein Objekt genau auf diesen Bereich abgebildet, so kannst du das Objekt nicht wahrnehmen. Daher wird dieser Bereich des Auges auch Blinder Fleck genannt.  Da dieser Bereich aber sehr klein ist und man darüber hinaus auch zwei Augen hat, fällt dir der Blinde Fleck im Alltag nicht auf.

Einen einfachen Versuch, der die Existenz des Blinden Flecks zeigt, findest du hier

Aufgabe

Welche Eigenschaften besitzt das Bild, dass auf der Netzhaut entsteht.

Lösungsvorschläge

Lösung

Da die Gegenstandsweite \(g\) von betrachteten Gegenständen meistens deutlich größer als die mittlere Brennweite der Augenlinse von \(f\approx 20\,\rm{mm}\) ist, also \(g<2\cdot f\) gilt, entsteht auf der Netzhaut ein reelles Bild, das höhen- und seitenverkehrt ist und deutlich verkleinert ist.

Aufgaben

Das menschliche Auge - Aufbau und scharfes Sehen

Erarbeitungsaufgaben

Übungsaufgaben