Scharfes Sehen wie funktioniert das Lückentext

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Wie entsteht das Bild im Auge?

Du weißt bereits, dass es Hilfsmittel und Geräte gibt, die mithilfe von Linsen Bilder erzeugen – zum Beispiel Brillen, Lupen und Kameras. Doch weißt du schon, dass unser Auge auch eine solche Linse enthält? Diese ist dafür verantwortlich, dass wir scharfe Bilder sehen können. Die physikalischen Grundlagen dafür wollen wir uns im Folgenden genauer anschauen.

Die Abbildung im Auge

Die Linse in unserem Auge ist eine konvexe Linse. Wenn wir einen Gegenstand beobachten, wird auf unserer Netzhaut ein scharfes Bild erzeugt. Wir erinnern uns, dass Bilder nur dann entstehen können, wenn von einem beobachteten Gegenstand Lichtstrahlen ausgehen. So können wir zum Beispiel eine Kerze sehen, die selbst Lichtstrahlen aussendet, oder ein Objekt, das Lichtstrahlen der Sonne oder der Zimmerlampe reflektiert. Die Netzhaut enthält Sinneszellen, in denen das ankommende Licht elektrische Signale auslöst. Diese elektrischen Signale werden über Nervenfasern an unser Gehirn weitergeleitet und dort zu einem Bild zusammengesetzt. Die Nervenfasern laufen übrigens an einem Punkt zusammen und verlassen den Augapfel gebündelt als Sehnerv. Dort, wo sie zusammenlaufen, befinden sich keine Sinneszellen, die auf Lichtsignale reagieren könnten – daher wird dieser Punkt auch als blinder Fleck bezeichnet. Die fehlende Information nehmen wir allerdings beim Sehen nicht wahr, denn unser Gehirn nutzt Informationen aus den umliegenden Nervenzellen, um das Bild zu ergänzen.

Unser Gehirn gleicht noch eine weitere Eigenschaft des Bildes auf der Netzhaut aus: Das reelle Bild, das von der Linse erzeugt wird, steht auf dem Kopf. Das Gehirn dreht dieses Bild um, wir sehen den Gegenstand also richtig herum.

Nun wollen wir uns ein paar Grundlagen zur Abbildung mit Linsen in Erinnerung rufen: Ein Gegenstand, dessen Abstand von der Linse die Gegenstandsweite $g$ ist, ergibt im Abstand der Bildweite $b$ ein reelles Bild. Dabei sind Gegenstandsweite und Bildweite über die Brennweite $f$ der Linse miteinander verknüpft:

$\frac{1}{f}=\frac{1}{g} \cdot \frac{1}{b}$

Das ist die sogenannte Linsengleichung. In unseren Betrachtungen gilt die Annahme, dass der Gegenstand sich in einer größeren Entfernung als $2\cdot f$ vom Auge befindet – das ist fast immer so, denn die Brennweite des Auges ist sehr klein. Der Abstand, bei dem ein scharfes Bild erzeugt wird, hängt also von der Gegenstandsweite und von der Brennweite ab. Doch warum können wir Gegenstände sowohl dann scharf sehen, wenn sie nah an unserem Auge stehen, als auch dann, wenn sie weiter weg sind? Schließlich verändert sich die Gegenstandsweite, aber die Bildweite bleibt gleich – denn die ist ja durch den Abstand von Linse zu Netzhaut vorgegeben. Die Lösung auf diese Frage ist die sogenannte Akkommodation, die wir uns im Folgenden anschauen wollen.

Die Akkommodation

Bei der Akkommodation wird die Brennweite der Augenlinse so angepasst, dass wir sowohl nahe als auch ferne Gegenstände scharf sehen können. Dazu betrachten wir ein Beispiel: Im Gegensatz zur ersten Abbildung wird der Gegenstand nun näher an unser Auge herangestellt (schau dir im Vergleich noch mal die erste Illustration an). Dadurch wird die Gegenstandsweite $g$ kleiner. Da die Bildweite $b$ gleich bleibt, muss laut Linsengleichung auch die Brennweite $f$ kleiner werden, damit ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht. Dazu wird die Augenlinse mithilfe der Ziliarmuskeln, an denen sie aufgehängt ist, verformt. In diesem Fall sind die Ziliarmuskeln angespannt und die Linse wird gestaucht – dadurch ist die Linse stärker gekrümmt, wodurch ihre Brechkraft erhöht wird. Das bedeutet, dass das Licht stärker gebrochen wird und die Brennweite der Linse somit kleiner ist.

Das funktioniert natürlich auch in die andere Richtung: Wenn ein Gegenstand in größerer Entfernung zu unserem Auge steht, wird die Gegenstandsweite größer. Entsprechend muss auch die Brennweite größer werden und die Augenlinse wird gestreckt. Hierfür werden die Ziliarmuskeln entspannt – dadurch strengt es uns weniger an, in die Ferne zu gucken, als nahe Dinge zu betrachten.

Fehlsichtigkeit

Wenn Menschen kurzsichtig oder weitsichtig sind, benötigen sie Brillen. Doch was genau bewirken diese Brillen eigentlich? Dazu schauen wir uns ein paar Grundlagen zur Kurz- und Weitsichtigkeit an. Bei der Kurzsichtigkeit wird das Bild vor der Netzhaut abgebildet. Das liegt daran, dass entweder die Brechkraft der Linse zu groß ist oder der Augapfel zu lang. Mithilfe einer konkaven Linse, also einer Streulinse, kann man das Licht vor Eintritt in das Auge streuen. Dadurch wird es im Auge weiter hinten fokussiert als zuvor und das Bild wird scharf auf der Netzhaut abgebildet. Bei der Weitsichtigkeit ist es genau andersherum: Da entweder die Brechkraft des Auges zu gering ist oder der Augapfel zu kurz, würde erst hinter der Netzhaut ein scharf Bild entstehen. Das kann man mithilfe von konvexen Linsen, also Sammellinsen, umgehen: Sie bewirken, dass das Licht schon vor Eintritt ins Auge leicht gesammelt wird, sodass auf der Netzhaut ein scharfes Bild erzeugt werden kann.

Dieses Video

In diesem Video erfährst du, wie in unserem Auge ein scharfes Bild entsteht. Du lernst, dass die Akkomodation dabei eine wichtige Rolle spielt und wie Fehlsichtigkeiten korrigiert werden können. Auch zu diesem Thema findest du interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt.

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