Wie entsteht ein Bild auf der Netzhaut Arbeitsblatt

Räumliches Sehen und optische Täuschungen

In jedem Auge entsteht ein flächiges Bild des betrachteten Gegestands. Wir sehen aber nicht zwei getrennte Bilder des Gegenstands, sondern ein einziges räumliches Bild. Dies ist eine Leistung unseres Gehirns. Vergleicht man nämlich das Netzhautbild des rechten und linken Auges miteinander, dann stellt man fest, dass sie deutlich voneinander verschieden sind. Das rechte Auge sieht den Gegenstand mehr von rechts, das linke Auge mehr von links. Mit beiden Augen wird der Gegenstand vollständig gesehen, da im Gehirn beide Bilder zu einem räumlichen Bild vereint werden. Echtes räumliches Sehen ist nur beidäugig möglich.

Dass unser Gehirn beim Sehen beteiligt ist, können wir an weiteren Beispielen verdeutlichen. Betrachtest du Bild 9 genau, so scheint die Person im Hintergrund größer als die im Vordergrund zu sein. Ein Nachmessen zeigt dir aber, dass beide Personen gleich groß sind. Dies ist eine optische Täuschung. Sie entsteht, weil die Straße einen räumlichen Eindruck erweckt. Im Gehirn ist die Erfahrung gespeichert, dass der hintere Gegenstand kleiner sein müsste als die vorderen, da er weiter entfernt ist. Sind nun die Personen gleich groß, erscheint uns die hintere größer.

Einige sehen auf der Abbildung 9 b ein junges Mädchen, andere eine alte Frau, obwohl auf der Netzhaut aller Betrachter das gleiche Bild entsteht. Auch bei der Auswertung dieses Bilds werden die gespeicherten Erfahrungen im Gehirn unbewusst bei der Sehwahrnehmung mitverarbeitet.

Bei der Betrachtung der Abbildung 9 c erscheinen die inneren Kreise unterschiedlich groß, obwohl sie den gleichen Durchmesser besitzen. Die Ursache dieser optischen Täuschung liegt darin, dass die Flächen in unserem Gehirn immer in Bezug zu ihrer Umgebung (kleinere Kreise, größere Kreise) wahrgenommen werden.

Empfindlichkeit des Auges

Das Auge ist ein sehr empfindliches Sinnesorgan. Es kann eine Vielzahl von Farben bei unterschiedlichen Helligkeiten aufnehmen und verarbeiten. Die Lichtenergie, die gerade noch von den Augen wahrgenommen wird, beträgt etwa 2⋅10−17J.

Das Auflösungsvermögen beträgt etwa 1/60 Grad. Das bedeutet: Zwei Punkte eines Gegenstands, die man unter einem Winkel von 1/60 Grad sieht, kann man gerade noch als getrennte Punkte wahrnehmen. Das wären 2 Punkte in 1 m Entfernung, die einen Abstand von 0,2 mm voneinander haben.

Augenfehler

Wie auch bei anderen Sinnesorganen können beim Auge angeborene oder erworbene Fehler auftreten. Dazu zählen Kurzsichtigkeit, Übersichtigkeit (Weitsichtigkeit) und Alterssichtigkeit sowie Fehler beim Farbensehen (Rot-Grün-Schwäche, Farbenblindheit).

Viele dieser Augenfehler können durch Sehhilfen (Brillen, Kontaktlinsen) oder durch Operationen korrigiert werden.

Das Auge einfach erklärt 

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(00:12)

Das Sehen ist im Alltag sehr hilfreich und spielt besonders bei der Orientierung eine große Rolle. Um sehen zu können, brauchst du deine Augen. Das Sinnesorgan ist aus verschiedenen Bestandteilen mit unterschiedlichen Funktionen zusammengesetzt: Der Augapfel und die Augenmuskeln sind für das Sehen verantwortlich, während der Tränenapparat und die Augenlider deine Augen vor äußeren Einflüssen schützen. 

‚Sehen‘ im Schnelldurchlauf

Licht trifft im Auge auf die Hornhaut und wird gebrochen, also umgelenkt. Anschließend durchquert es die Pupille bis es zur Linse gelangt. Hier wird es noch einmal gebrochen und gelangt durch den Glaskörper bis zur Netzhaut. An der Netzhaut entsteht dann ein auf dem Kopf stehendes Bild der Realität. Das wird über den Sehnerv zum Gehirn weitergeleitet. Dort angekommen, wird das Bild verarbeitet und wieder richtig herumgedreht.

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Auge: Aufbau und Funktion 

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(00:40)

Um den Sehvorgang im Detail zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, wie das Auge überhaupt aufgebaut ist — also wie die Anatomie des Auges aussieht. Die Bestandteile des menschlichen Auges haben dabei unterschiedliche Funktionen:

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• Augapfel: Er nimmt Licht auf und formt daraus ein Bild, welches über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet werden kann.
• Augenmuskeln: Dank ihnen kannst du deine Augen in alle möglichen Richtungen bewegen und schnell neue Objekte fixieren — egal ob nah dran oder weit entfernt.
• Tränenapparat: Hier wird Tränenflüssigkeit produziert, die das Auge reinigt und Fremdkörper, wie beispielsweise Sandkörner, herausspült.
• Augenlider: Sie sind dafür zuständig die Tränenflüssigkeit auf dem Augapfel zu verteilen. Durch das Schließen der Augenlider (Lidschlussreflex) können sich unsere Augen zusätzlich vor Fremdkörpern und zu viel Licht schützen.

Augapfel: Aufbau und Funktion 

Für das Sehen sind besonders der Augapfel und die Augenmuskeln zuständig. Dafür bestehen sie aus mehreren Einzelteilen. Der Augapfel baut sich dabei aus folgenden Bestandteilen auf:

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• Hornhaut (Kornea): Sie ist zusammen mit der Linse für die Lichtbrechung zuständig. Ihren Namen trägt sie, weil sie hart wie Horn ist.
• Regenbogenhaut (Iris): Als bunter Ring liegt sie um die Pupille — das Sehloch — herum. Sie ist für die Augenfarbe verantwortlich und bei jedem Menschen einzigartig.
• Pupille: Ähnlich wie die Blende beim Fotoapparat regelt sie, wie viel Licht hindurch kommt. Bei Dunkelheit ist sie weit, bei Helligkeit wird die Pupille hingegen klein, um eine ‚Überbelichtung‘ zu vermeiden.
• Linse: Wie auch die Hornhaut hat die Linse die Funktion, Licht zu brechen. Allerdings kann die Linse durch die Augenmuskeln ihre Form und dadurch ihre Brechkraft verändern — auf diese Weise kannst du sowohl nahe als auch ferne Objekte scharf sehen.
• Glaskörper: Die gelartige Masse zwischen der Linse und der Netzhaut ist für die Stabilität des Auges verantwortlich.
• Netzhaut (Retina): Sie befindet sich an der Rückwand des Augapfels und ist der Ort, an dem die Sinneszellen (Fotorezeptoren) liegen. Hier wird das eintreffende Licht in elektrische Signale umgewandelt, sodass das Gehirn die Information verarbeiten kann.
• Sehnerv: All die elektrischen Signale von der Netzhaut werden hier zusammengefasst und zum Gehirn weitergeleitet. Dort entsteht dann die Wahrnehmung — also das Bild, das wir sehen.
• Aderhaut (Choroidea): Sie umhüllt die Netzhaut des Auges und sorgt dafür, dass diese mit Blut versorgt wird.
• Lederhaut (Sclera): Als äußerste, weiße Schicht umhüllt sie den Augapfel. Du kennst sie vielleicht als das Weiße, was sich um die Regenbogenhaut befindet. Ihre Funktion ist es, das Auge zu stabilisieren und zu schützen.

Sinneszellen: Zapfen und Stäbchen 

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(02:46)

Auf unserer Netzhaut — auch Retina genannt — gibt es zwei verschiedene Arten von Fotorezeptoren (Sinneszellen):

1. Zapfen: Mit ihnen ist das Farbsehen möglich. Sie werden allerdings nur bei genügend Licht aktiviert, deswegen sehen wir im Dunkeln nur Grautöne.
2. Stäbchen: Sie sind für die Grautöne, also das Schwarz-Weiß-Sehen, zuständig. Bei weniger Licht, beispielsweise in der Nacht, werden nur sie aktiviert.

Die Sinneszellen sind aber nicht gleichmäßig auf der Netzhaut verteilt. Die meisten Zapfen befinden sich nämlich am gelben Fleck (Makula), also etwa mittig auf der Netzhaut. An genau diesem Punkt siehst du am schärfsten.

Blinder Fleck

Wir Menschen haben zwei blinde Flecken (auch: Papillen oder Mariotte-Flecken) in unserem Sichtfeld. Dort, wo der Sehnerv die Netzhaut trifft, gibt es nämlich keine Fotorezeptoren — also keine Sinneszellen. Im Alltag wird dir das wahrscheinlich nicht auffallen, weil die blinden Flecken vom jeweils anderen Auge ausgeglichen werden.

Wo sich die blinden Flecken befinden, kannst du sogar testen:

1. Schließe das rechtes Auge und suche dir mit dem linken Auge einen festen Punkt (Fixpunkt).

2. Strecke nun deinen linken Arm nach vorne aus und hebe den Zeigefinger so, dass er deinen Fixpunkt verdeckt.

3. Wenn du die Hand nun langsam nach links bewegst und mit deinem Blick beim Fixpunkt bleibst, wirst du merken, dass du deine Fingerspitze an einem bestimmten Punkt nicht sehen kannst — das ist der blinde Fleck!

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Wie funktioniert das Sehen? 

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(01:13)

Alles, was deine Augen sehen, nehmen sie in Form von Licht (Lichtwellen) wahr. Aus diesem Grund kannst du in absoluter Dunkelheit nichts sehen. Die Lichtstrahlen treffen im Auge als erstes auf die Hornhaut (Kornea). Hier werden sie bereits gebrochen — sie ändern also ihre Richtung.

Das Licht, welches dann durch die Pupille hindurch gelangt, wird noch ein zweites Mal gebrochen — dieses Mal von der Linse. Es durchdringt dann den Glaskörper und erreicht die Netzhaut (Retina). Hier werden die Lichtwellen von den Sinneszellen (Fotorezeptoren) aufgenommen und zu einem auf dem Kopf stehenden Bild vereint.

Das wird anschließend vom Sehnerv zum Gehirn transportiert und gedreht. Es wird hier also in ein Bild verwandelt, das nicht mehr auf dem Kopf steht.

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Akkommodation beim Auge 

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(02:13)

Die Linse im Auge ist dafür verantwortlich, dass du sowohl nahe als auch weit entfernte Objekte scharf sehen kannst. Aber wie funktioniert das genau? Die Linse kann ihre Brechkraft verändern, die Lichtstrahlen also in unterschiedlichen Winkeln brechen. Das tut sie, indem sie ihre Form anpasst.

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Dabei ist der Linse der kleine, ringförmige Augenmuskel — der Ziliarmuskel — behilflich. Er formt sie entweder flach, wenn wir in die Ferne schauen, oder gewölbt, wenn wir nahe Gegenstände oder Personen betrachten wollen. Dieser Vorgang im Auge wird auch Akkommodation genannt.

Übrigens: Hältst du einen Gegenstand, näher als 10 Zentimeter vor deinem Auge, wirst du ihn in der Regel nicht scharf sehen können.

Kurz- und Weitsichtigkeit 

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(03:40)

Bei einem normalsichtigen Auge trifft das Licht gebündelt auf der Netzhaut auf — der Brennpunkt des Lichts ist also genau auf der Netzhaut. Bei fehlsichtigen Menschen ist das hingegen nicht der Fall — hier sieht der Strahlengang anders aus!

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Ein kurzsichtiges Auge ist sozusagen zu lang. Das bedeutet, dass der Brennpunkt nicht auf der Netzhaut, sondern schon davor, im Glaskörper, liegt. Hierbei können nahe Objekte sehr gut, aber entfernte Gegenstände nur verschwommen wahrgenommen werden.

Ein weitsichtiges Auge hat das entgegengesetzte Problem: Es ist etwas zu kurz. Hier liegt der Brennpunkt hinter der Netzhaut. Es können also lediglich Gegenstände und Personen scharf gesehen werden, die sich etwas entfernt befinden.

Das Ohr

Neben dem Auge gibt es noch weitere wichtige Sinnesorgane — eines von ihnen ist das Ohr. Schau dir als nächstes das Video zum Ohr an und finde heraus, wie der Hörsinn funktioniert und was das Ohr mit dem Gleichgewichtssinn zu tun hat!

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