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Grundwissen

Das menschliche Auge - Einführung

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.
  • Die Brennweite der Linse kann über einen Muskel verändert werden.
  • Um ein Bild scharf zu sehen, muss es scharf auf der Netzhaut abgebildet werden.
Aufgaben Aufgaben

Aufbau

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.

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 Sammellinse mit einer Brennweite von etwa \(f\approx 20\,\rm{mm}\) vorstellen.

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

Linse mit veränderbarer Brennweite

Die menschliche Augenlinse hat jedoch keine feste Brennweite. Sonst könntest du nur Gegenstände in einer bestimmten Entfernung scharf sehen (folgt aus der Linsengleichung). 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.

Kurzsichtigkeit

Wenn der Glaskörper des Auges zu lang ist bzw. die Augenlinse zu krumm, so wird das Bild weit entfernter Gegenstände nicht auf der Netzhaut sondern kurz davor scharf abgebildet (siehe Abb. 2). Auf der Netzhaut ergibt sich daher wieder ein unscharfes Bild. Kurzsichtige Personen können also weit entfernte Gegenstände nur unscharf sehen. Hier hilft eine Brille mit Zerstreuungslinse.

kurzsichtigkeit.jpg Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Strahlenverlauf bei Kurzsichtigkeit

Weitsichtigkeit

Wenn der Glaskörper des Auges zu kurz ist bzw. die Augenlinse nicht krumm genug, so wird das Bild naher Gegenstände nicht auf der Netzhaut sondern erst kurz dahinter scharf abgebildet (siehe Abb. 2). Auf der Netzhaut ergibt sich daher ein unscharfes Bild. Weitsichtige Personen können also nahe Gegenstände nur unscharf sehen. Hier hilft eine Brille mit Sammellinse.

weitsichtigkeit.jpg Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Strahlengang bei Weitsichtigkeit

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.