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Bildentstehung auf der Netzhaut einfach erklärt

Bildentstehung auf der Netzhaut einfach erklärt 2:04
Video von Valentin Falkenrot2:04

Das Auge ist ein kompliziertes optisches Instrument. Allerdings lässt sich die Bildentstehung auf der Netzhaut des Auges in einem Modell relativ einfach erklären.

Was Sie benötigen:

  • evtl. Abbildung vom Augenaufbau (Physik- oder Biobuch)
  • etwas Zeit natürlich

Bildentstehung auf der Netzhaut - so arbeitet das Auge

  • Das Auge des Menschen (und praktisch aller Säugetiere) ist ein kompliziertes optisches Instrument, das man im einfachsten Fall mit einer Automatik-Kamera vergleichen kann.
  • Genauso wie diese Kamera auf einer lichtempfindlichen Schicht (Film oder Sensorchip) Bilder erzeugt, lässt sich die Bildentstehung auf der Netzhaut, der lichtempfindlichen Schicht im hinteren Teil des Auges, erklären.
  • Bei der Bildentstehung passiert nichts anderes wie bei einer normalen optischen Abbildung auch: Die in das Auge fallenden Lichtstrahlen werden durch ein optisches System, das aus Linse, Hornhaut, der Flüssigkeit in der Augenkammer und dem Glaskörper besteht, gebrochen und gelangen dann auf die Netzhaut. Der Anteil der Augenlinse an der Lichtbrechung beträgt dabei nur ein Drittel.
  • Auf der Netzhaut reagieren lichtempfindliche Zellen (Stäbchen für hell-dunkel und 3 unterschiedliche Zäpfchenarten für das Farbensehen) auf diesen Lichteinfall.
  • In einem einfachen Modell kann dieser komplexe Abbildungsapparat "Auge" durch eine einzige Linse ersetzt werden, die für das Auge des Menschen eine Brennweite von etwa 17 mm hat.
  • Gelangt also von einem Gegenstand (zum Beispiel der Flamme einer Kerze) Licht in das Auge, entsteht bei passender Brennweite ein reelles, verkleinertes und natürlich umbekehrtes Bild auf der Netzhaut. Dieses Bild kann genauso konstruiert werden wie das Bild einer Sammellinse. 
  • Es erstaunt immer wieder, dass das Bild auf der Netzhaut umgekehrt ist. Erst das Gehirn verarbeitet dieses Bild dann in die aufrechte, uns geläufige Position. Versuche mit Rinderaugen (häufiges Schulexperiment, zum Beispiel in Biologie) zeigen übrigens eindrucksvoll, dass das Bild auf der Netzhaut tatsächlich auf dem Kopf steht.
  • Allerdings ist das Auge keine Kamera mit starrer Linse, sondern kann die Brennweite an den Abstand zwischen Gegenstand und Auge anpassen. Diesen Vorgang nennt man Akkommodation.
  • So lassen sich Gegenstände im Abstand von etwa 25 cm (der deutlichen Sehweite) mit entspanntem Auge deutlich erkennen.
  • Kommt der Gegenstand näher an das Auge, wird die Brennweite verkleinert. Gegenstände, die sich entfernter befinden, führen zu einer größeren Brennweite der Augenlinse. Die Brennweite der Augenlinse wird durch Muskeltätigkeit angepasst: Für nahe Objekte wird die Linse gewölbter, für ferne Objekte gestreckter.
  • Durch die Akkommodation kann man Gegenstände in unterschiedlichen Entfernungen scharf sehen. Liegt ein Augenfehler vor (Weitsichtigkeit oder Kurzsichtigkeit zum Beispiel), so werden die Strahlen entweder nicht ausreichend oder zu stark gebrochen und das Bild auf der Netzhaut ist unscharf. Ebenso kann der Augapfel zu kurz oder zu lang sein. Diese beiden Fehlsichtigkeiten lassen sich mit einer Brille (zusätzliche Linse für das optische System "Auge") korrigieren. 
  • Die Pupille begrenzt die Lichtbündel und steuert damit die Helligkeit des Bildes auf der Netzhaut. Bei viel Lichteinfall ist sie eng, bei wenig Lichteinfall weit geöffnet. Die Pupille entspricht somit der Blende bei einer Kamera.
  • Da der Mensch mit zwei Augen sieht, entstehen - bedingt durch den Augenabstand - natürlich zwei leicht verschiedene Bilder, die man durch wechselseitiges Abdecken je eines Auges sehen kann. Erst das Gehirn verarbeitet diese beiden Bilder zu einem räumlichen Eindruck.

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