Das Auge im Fokus

Auge und Sehvermögen| Das Auge im Fokus
Mein Name:
Das Auge im Fokus
Kannst Du zählen, wie viele Dinge Du an einem Tag siehst oder auch nur in einer
Minute? Sicher nicht! Wenn Du statt Deiner Augen eine Kamera benutzen würdest,
bräuchtest Du für jedes Objekt, das Du siehst, je nach Entfernung, Form und Größe des
Objekts eine andere Linse! Aber wie erzeugt das Auge mit nur einer Linse perfekte
Bilder von so vielen Objekten, die klein oder groß, ganz nah oder weit weg sind?
Halte einen Finger ungefähr 30 cm vor Dein Gesicht und fokussiere den Blick auf Deinen Finger. Bewege den Finger
nun zu Dir hin und halte den Blick weiter darauf gerichtet. Halte an dem Punkt an, an dem Dein Finger
verschwommen aussieht bzw. doppelt zu sehen ist, und bitte einen Mitschüler, den Abstand zwischen Finger und
Auge zu messen und aufzuschreiben.
1
Ist dieser Abstand bei allen Schülern ungefähr gleich? Vergleiche Deine Ergebnisse mit denen anderer Gruppen, Dein
Lehrer kann alle Ergebnisse sammeln.
Wenn jemand aus Deiner Gruppe eine Brille trägt, macht dieses Experiment mit und ohne Brille. Hat sich der Abstand
verändert? Wenn ja, wie groß war der Unterschied ungefähr?
Der durchschnittliche Abstand zwischen der Hornhaut des Auges und der Netzhaut beträgt ungefähr 24 mm. Mit Hilfe
der Linsengleichung kannst Du die Mindestbrennweite Deines Auges berechnen. Trage die in Schritt 1 gemessenen
Abstände in die folgende Gleichung ein:
1
Finger zu
( S1)
+
Auge
1
Hornhaut zu
Netzhaut
( S2)
=
1
Brennweite
( f)
Mindestbrennweite meines Auges =
2
Aufbau: Du benötigst zwei konvexe Linsen mit Brennweiten von 150 mm und 30 mm, ein langes Lineal und das
LED-Modul. Zuerst musst Du einen Schirm aufbauen. Verwende dazu einen Gegenstand, der sicher steht. Stelle
die Linse mit 150 mm Brennweite an einer Stelle auf und den Schirm hinter die Linse; achte darauf, dass der
Abstand zwischen Linse und Schirm größer ist als 150 mm.
3
Leuchte mit einer farbigen LED auf die Linse und
bewege die LED zur Linse hin oder von der Linse weg,
bis das Bild auf dem Schirm scharf ist. Wenn das Bild die
optimale Schärfe hat, miss den Abstand zwischen der
LED und der Linse.
Brennweite = 150 mm; Abstand =
4
Ersetze die Linse durch die andere Linse mit einer
Brennweite von 30 mm, verändere sonst nichts und
wiederhole Schritt 3.
Brennweite = 30 mm; Abstand =
Photonics Explorer |Eye and Vision| WS 4.2 Eye in Focus
1/2
Mein Name:
Auge und Sehvermögen| Das Auge im Fokus
Bei welcher Brennweite war die LED für das schärfste Bild weiter von der Linse entfernt und bei welcher näher?
?
5
Wenn Du Linsen mit Brennweiten zwischen 30 - 150 mm hast, welches ist dann der kürzeste bzw. der weiteste
Abstand, bei dem Du einen Gegenstand scharf sehen kannst? (Tipp: Verwende die Linsengleichung).
Du hast gerade bemerkt, dass Du zwei Linsen benutzen musstest, um ein Objekt in unterschiedlicher Entfernung zu
sehen. Die Linse im Auge hat die besondere Eigenschaft, ihre Form oder Krümmung an das gewünschte Objekt
anpassen zu können. Um beispielsweise weit entfernte Objekte zu sehen, macht sich die Linse flach – dadurch wird die
Brennweite größer. Um Objekte nahe am Auge zu sehen, wird die Linse stärker gekrümmt – die Brennweite wird
kleiner. Dieses Verfahren nennt man „Akkommodation“, sie macht das menschliche Auge zu etwas ganz Besonderem.
In beiden Fällen wird auf der Netzhaut ein scharfes Bild erzeugt. Menschen mit „normalem Sehvermögen“ können ein
Objekt in ungefähr 6 m Entfernung scharf sehen. Du oder ein Mitschüler tragt vielleicht eine Brille gegen
„Kurzsichtigkeit“ oder „Weitsichtigkeit“. Ein kurzsichtiger Mensch sieht nahe Objekte scharf, weiter entfernte jedoch
nicht. Bei Weitsichtigkeit ist es genau umgekehrt.
?
6
Kannst Du erklären, was mit der Krümmung der Linse (z. B. nicht flach genug oder nicht gekrümmt genug) und mit der
Brennweite (z. B. nicht groß genug, nicht klein genug) im Auge von Fehlsichtigen nicht in Ordnung ist? Zeichne auf, was
in kurz- bzw. weitsichtigen Augen passiert, wenn Du es Dir dann besser vorstellen kannst.
Kurzsichtig (Bild wird vor der Netzhaut erzeugt)
?
7
Weitsichtig (Bild wird hinter der Netzhaut erzeugt)
Besprecht in der Gruppe, welche Linsen man verwenden kann, um diesen Fehler auszugleichen.
Photonics Explorer |Eye and Vision| WS 4.2 Eye in Focus
2/2