Das Auge
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Lichtdetektive Das Auge Die Betreuungspersonen (BP) lesen die Anleitungen zu den Experimenten laut für die Gruppe vor. Die Antworten sind in grüner Schrift. Nur das, was nicht grau hinterlegt ist, befindet sich auf dem SuS-Blatt. Das Auge Unser Auge ist sehr kompliziert aufgebaut. Um zu verstehen wie es funktioniert, haben wir einige Experimente für dich vorbereitet: Der Aufbau unseres Auges Bevor du mit dem Experimentieren anfängst, schau dir das Bild zum Aufbau unseres Auges an und vergleiche dieses mit dem Augenmodell, das auf dem Tisch steht. Die Betreuungsperson erklärt das linke Bild: Dies ist nur ein Modell und zeigt nur den Querschnitt durch unser Auge. Die Farben entsprechen nicht den echten Farben. Das rechte Bild zeigt das hier aufgebaute Augenmodell. Die Betreuungsperson übernimmt die Überleitung vom Querschnitt (mit den jeweils richtigen Benennungen) zum aufgebauten Augenmodell. Wichtig ist hier die räumliche Anordnung zu zeigen. Der Sehvorgang und die einzelnen Funktionen werden erst später erklärt! Aufbau unseres Auges Augenmodell 1 Lichtdetektive Das Auge Wie erkennt unser Auge eigentlich bunte Farben? Auf der Netzhaut befinden sich 126 Millionen (das sind 126 000 000) Sinneszellen. 120 Millionen davon werden Stäbchen genannt. Sie reagieren schon auf sehr schwache Lichtreize, geben aber keinerlei Informationen über Farben ab. Die erkannten Schatten und Umrisse werden nur in Graustufen erfasst. Die restlichen 6 Millionen Sinneszellen heißen Zapfen. Sie reagieren unterschiedlich stark auf verschieden-farbiges Licht. In der Mitte der Netzhaut befinden sich die Zapfen, am Rand dagegen die Stäbchen. Auf der Netzhaut befinden sich 126 Millionen (das sind 126 000 000) Sinneszellen. Die 120 Millionen Stäbchen reagieren auf Schatten und Umrisse, die 6 Millionen Zapfen reagieren auf farbiges Licht. Die Zapfen sind in der Mitte der Netzhaut, die Stäbchen am Rand der Netzhaut. Experimente zur Hornhaut Die Hornhaut ist die äußerste Schicht des Auges. Sie ist durchsichtig und leicht gekrümmt. Kennst du ihre Aufgabe? a) Experiment: Nimm die Brille für Kurzsichtige in die Hand und bewege sie über diesen Text! b) Ergebnis - Was ist dir aufgefallen? Die Schrift ist deutlich zu erkennen. Durch das getönte Glas erscheint das Bild gelbbraun. Je näher die Brille vom Text weg und hin zum Auge gezogen wird, um so kleiner wird die Schrift und das gesamte Bild. Die reale Größe der Schrift (des Bildes) wird nicht überschritten. Setzt man die Brille ganz auf, wird alles unscharf. Comic auf dem laminierten Blatt gemeinsam lesen. Experimente zur Pupille Die Pupille ist die Öffnung, durch die das Licht ins Auge fällt. Kennst du ihre Aufgabe? Experiment mit der Lochbrille: Setze deine Brille ab, falls du eine trägst. Betrachte nun eine Stelle, die du ohne Brille unscharf siehst (zum Beispiel direkt vor deinen Augen) und setze die Lochbrille auf! Siehst du einen Unterschied? Das Bild wird wieder scharf. 2 Lichtdetektive Das Auge Überlege dir, welche Vor- und Nachteile eine Lochbrille hat! Vorteile nicht zerbrechlich kratzfest billiger Nachteile Bild ist dunkler Brille sieht nicht schön aus Augen sieht man nicht mehr Erklärung durch BP: Bei Fehlsichtigen, das heißt bei Menschen, die eine Brille tragen müssen, kommt das Bild auf der Netzhaut unscharf an. Die Lichtstrahlen treffen auf der Netzhaut nicht aufeinander. Bei einer Lochbrille werden diese Strahlen ausgeblendet, dadurch wird das Bild schärfer. Eine Brille erzeugt ein scharfes Bild wenn die Richtung der Lichtstrahlen leicht verändert wird. Die Lochbrille mit vielen Löchern blendet einige Lichtstrahlen aus, das Bild wird dadurch schärfer. Auf dem Tisch liegt noch eine Lochbrille. Diese hat auf jeder Seite nur ein Loch. Funktioniert das Experiment zur Lochbrille auch hier? Vermutung: Probiere es aus! Ergebnis: Ja, es funktioniert. Warum ist das so? – Oder warum erkennst du keinen großen Unterschied? Nimm das laminierte Blatt mit dem Querschnitt des Auges. Bei normalsichtigen Menschen funktioniert das Auge optimal. Schalte die Lampe an und platziere sie so, dass der mittlere Strahl auf der eingezeichneten Linie liegt. Lege dann die Linse 1 passend (mittig auf die gestrichelte Linie bei O2) auf das Blatt. Was beobachtest du? Die Strahlen treffen auf der Netzhaut in einem Punkt zusammen. Nur wenn die Strahlen so auf die Netzhaut treffen, bekommt man auch ein scharfes Bild. Was passiert bei fehlsichtigen Menschen? Lege dafür statt der Linse 1 die Linse 2 oder Linse 3 in der gleichen Position auf das Blatt! Was hat sich nun verändert? Linse 2: Die Strahlen treffen bereits vor der Netzhaut in einem Punkt zusammen. Linse 3: Die Strahlen treffen erst hinter der Netzhaut in einem Punkt zusammen. 3 Lichtdetektive Das Auge Was heißt das für das Bild? Das Bild ist scharf. Das Bild ist unscharf. Setzt man die Lochbrille auf, so werden einige Strahlen ausgeblendet. Was passiert, wenn in unserem Modell (benutze wieder Linse 2 oder 3) die äußeren Strahlen ausgeblendet werden? Lege dazu die braunen Aufstelldreiecke vor die entsprechenden Strahlöffnungen! Wie verändert sich die Auftrefffläche der Strahlen auf der Netzhaut? Die Strahlen liegen näher beieinander. Die Strahlen sind weiter auseinander. Wird das Bild (in unserer Wahrnehmung) dadurch schärfer oder unschärfer? Da die Strahlen näher beieinander liegen, wird das Bild schärfer. (a) Die Aufgabe unserer Pupille Diesen Versuch führt ihr am Besten zu zweit durch. Ihr braucht dazu nur die Lampe (Die BP prüft davor, ob die Lampe heiß ist!). Setzt euch einander gegenüber und stellt die Lampe zwischen euch. Schaue deinem Partner oder deiner Partnerin direkt in die Augen. Wie verändert sich die Pupille beim Ein- und beim Ausschalten der Lampe? Die SuS können hier einfach ihre Beobachtungen aufschreiben. Der Merksatz steht dann bereits unten. 4 Lichtdetektive Das Auge Auf eurem Tisch liegt eine Blende. Drehst Du an ihrem Hebel, so wird das Loch größer oder kleiner. In unserem Augenmodell wird die Pupille durch eine Blende dargestellt. Der Sehvorgang Stelle nun die Lampe vor den Gegenstand und schalte sie an! Auf der Netzhaut siehst du nun ein Bild. Kelvin hat es für dich so beschrieben: Ist das Bild auf der Netzhaut tatsächlich nicht mehr bunt? Ja Nein Ist das Bild seitenverkehrt? Ja Nein Hat sich noch etwas verändert? Nein. Die Figur sieht größer aus. Das Bild steht auf dem Kopf. Die Figur sieht kleiner aus. Die Augenlinse Im letzten Experiment konntest du die Spielfigur auf der Netzhaut relativ scharf sehen. Für diese Schärfe sind die Hornhaut und die Linse verantwortlich. Experiment: Was passiert, wenn du die Linse aus dem Augenmodell herausnimmst? Vermutung: Probiere es aus! Nimm die Linse aus dem Augenmodell heraus. Ergebnis: Das Bild wird unscharf. Ansonsten ändert sich nichts. 5 Lichtdetektive Das Auge Ergebnisse der Experimente Das ist wichtig: Finde zu jedem Merksatz das passende Stichwort aus dem Kasten und schreibe es auf die jeweiligen Linien! Hornhaut Pupille Linse Sie reguliert den Lichteinfall. Bei viel Licht ist sie klein, bei wenig Licht groß. Sie ist zusammen mit der Hornhaut für ein scharfes Bild verantwortlich. Sie ist ein gewölbtes, kristallklares Fenster unseres Auges und schützt das Auge vor Fremdkörpern. 6 Pupille Linse Hornhaut
