5 Das Auge. Optische Geräte
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Stiftsschule Engelberg 5 5.1 Physik / Modul Optik 2./3. OG — Schuljahr 2016/2017 Das Auge. Optische Geräte Das Auge Funktion der für das Sehen wesentlichen Augenteile Iris (Regenbogenhaut) und Pupille Ringmuskel Linse Augenmuskel Glaskörper Netzhaut (Retina) Die Iris regelt die Grösse der Pupille und damit die Menge des durch die Linse hindurchtretenden Lichts. Bei geringer Lichtmenge (Dunkelheit) wird die Pupille geweitet, bei grosser Lichtmenge (Helligkeit) wird die Pupille verengt. Diese Anpassung nennt man Adaptieren. Der Ringmuskel ändert die Wölbung der Augenlinse. Dadurch kann man mit dem Auge ferne Gegenstände scharf sehen, wenn die Linse flach gezogen wurde und nahe Gegenstände scharf sehen, wenn sich die Linse wieder runder gemacht hat. Das automatische Verändern der Entfernungseinstellung durch Verändern der Linsenwölbung nennt man akkommodieren (anpassen). Das wesentliche Abbildungssystem des Auges Der Augenmuskel dient zur Drehung des Auges im Augenraum Der Glaskörper ist Bestandteil des Abbildungssystems und sorgt für konstanten Abstand zwischen Augenlinse und Netzhaut. Die Netzhaut beinhaltet die Sehsinneszellen (Zäpfchen und Stäbchen). Akkomodation des Auges 53 Stiftsschule Engelberg 5.2 Physik / Modul Optik 2./3. OG — Schuljahr 2016/2017 Sehwinkel Hält man eine Münze in der Entfernung einer Armlänge vor das Auge, so erscheint sie grösser als der Vollmond. Wie gross uns ein Gegenstand erscheint, hängt von der Grösse des Netzhautbildes B ab und nicht von seiner tatsächlichen Grösse. Das Netzhautbild wird durch den festen Abstand zwischen Augenlinse und Netzhaut und dem Sehwinkel α bestimmt. In der Skizze ist der betrachtete Gegenstand immer gleich gross. Von dem näher am Auge befindlichen Gegenstand wird jedoch ein grösseres Bild auf der Netzhaut entworfen, er erscheint unter dem grösseren Sehwinkel α2 . Wir haben also den Eindruck, dass der rechte Gegenstand grösser ist als der linke. Je geringer ein Gegenstand vom Auge entfernt ist, desto grösser erscheint er uns. Jedoch sind der Annäherung Grenzen gesetzt: ab etwa 10 cm Entfernung (Nahpunkt) kann unser Auge nicht mehr auf den Gegenstand scharf stellen. Die Entfernung, bei der das Scharfstellen (Akkommodieren) noch ohne grosse Anstrengung möglich ist, bezeichnet man als deutliche Sehweite s. Sie beträgt ca. 25 cm. Bringt man unmittelbar vor das Auge eine Sammellinse, so ist es möglich den Gegenstand näher an das Auge heranzubringen und trotzdem ein scharfes und vergrössertes Bild zu erhalten. Man bezeichnet die so gebrauchte Sammellinse als Nahlupe. Sie ist das einfachste optische Instrument, welches zu einer Vergrösserung führt. 5.3 Die Aufgabe optischer Geräte Optische Geräte spielen heute in Wissenschaft und Technik, aber auch im täglichen Leben eine grosse Rolle. Sie erfüllen unterschiedliche Aufgaben und können grob in zwei Gruppen unterteilt werden: Reelles Bild: Fotoapparate, Projektoren Optische Geräte, die von einem Gegenstand auf einem Schirm ein verkleinertes oder vergrössertes, reelles Bild erzeugen, wobei das Auge bei der Bildentstehung nicht beteiligt ist. In diese Gruppe gehören Fotoapparate und Projektoren. Der Quotient zwischen Bildgrösse und Gegenstandsgrösse ist die Vergrösserung (Verkleinerung): v= B G 54 Stiftsschule Engelberg Physik / Modul Optik 2./3. OG — Schuljahr 2016/2017 Vergrösserung des Sehwinkels: Brillen, Lupen, Mikroskope und Fernrohre Optische Geräte, welche den Sehwinkel, unter dem ein Gegenstand dem Auge erscheint, vergrössern. Hier ist also das Auge bei der Bildentstehung beteiligt, wobei anstelle des Auges natürlich auch ein Fotoapparat treten kann. In diese Gruppe gehören Brillen, Lupen, Mikroskope und Fernrohre. Die Vergrösserung v wird hier etwas anders definiert: v= 5.4 Grösse des Sehwinkels mit optischem Gerät Grösse des Sehwinkels ohne optisches Gerät Geräte Kamera 55 Stiftsschule Engelberg Physik / Modul Optik 2./3. OG — Schuljahr 2016/2017 Mikroskop Fernrohr Es gibt verschiedene Typen von Fernrohren. Hier wird nur das klassische Kepler-Fernrohr vorgestellt. Die Funktionsweise ist sehr ähnlich zum Mikroskop: 56
