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Farbwahrnehmung – Zapfen ermöglichen das Farben sehen 08:11 min

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Transkript Farbwahrnehmung – Zapfen ermöglichen das Farben sehen

Hallo, da bin ich wieder, eure Sabine Blumenthal. Im heutigen Video geht es um das Farbensehen, schließlich ist die Welt um uns herum sehr bunt und selbst Schwarz-Weiß-Darstellungen werden in unserer Vorstellung bunt. So stellen wir uns einige Objekte dieser Schwarz-Weiss-Zeichnung in einer individuellen Farbe vor. Für den Einen könnte dieser Zaun hier in seiner Vorstellung z.B. grün aussehen. Für einen Anderen würde er eher blau aussehen. Für ganz bestimmte Objekte hat unser optisches Gedächtnis jedoch eine typische sozusagen zugehörige Farbe abgespeichert. Deshalb wird ein Postauto für uns in Deutschland immer mit der Farbe gelb verbunden werden. Die Farbenabfolge einer Verkehrsampel ist sogar für alle Menschen auf der Welt dieselbe. Wieso wir allerdings unsere Welt überhaupt in bunt sehen können, erkläre ich dir in diesem Video. Du lernst also heute, dass es verschiedene Zapfentypen gibt und wie diese wirken. Außerdem erkläre ich dir, welche Ursachen Farbsehschwächen haben und wie man sie erkennt. Als Voraussetzung für dieses Video solltest du die Arten von Fotorezeptoren der Netzhaut kennen. Außerdem ist es sicher sehr hilfreich, wenn du dich aus der Physik an die Spektralfarben des Lichtes erinnerst. Beginnen wir gleich einmal ein bisschen physikalisch. Was ist eigentlich Licht? Licht breitet sich als elektromagnetische Wellen aus. Weißes Licht besteht aus einem Gemisch elektromagnetischer Wellen mit verschiedenen Wellenlängen. Diese Wellenlängen werden in Nanometern (nm) gemessen. Vielleicht kennst du den folgenden Versuch ja auch aus dem Physikunterricht. Hier siehst du ein Glasprisma. Ein weißer Lichtstrahl wird durch dieses Glasprisma geschickt. Dabei werden die Lichtwellen unterschiedlich stark abgelenkt und in die Spektralfarben aufgefächert. Diese Spektralfarben kennen sogar schon kleine Kinder vom Regenbogen her. Je nach Wellenlänge wird das Licht unterschiedlich gebrochen und wir sehen von den langen zu den kurzen Wellenlängen die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Für unsere Augen nicht sichtbar sind das sehr langwellige infrarote Licht und das sehr kurzwellige ultraviolette Licht. Du weißt bereits, dass für die Farbwahrnehmungen die Zapfen in der Netzhaut verantwortlich sind. Natürlich gibt es nicht für jeden Farbton einen Extrazapfen. Diese rotierende Farbsektorenscheibe soll dir zeigen, dass alle unsere Farbempfindungen durch additive Mischung von drei Grundfarben entstehen, nämlich der Farben Rot, Grün und Blau. Additive Mischung heißt, dass Licht verschiedener Wellenlängen sich überlagert. Im richtigen Mischungsverhältnis ergeben die drei Grundfarben dann die Empfindung Weiß. Rotes und grünes Licht übereinander gelagert, ergibt für uns die Empfindung Gelb. Blau und Grün ergeben zusammen Blaugrün und Blau und Rot ergeben für uns die Empfindung Purpur. Ein farbentüchtiger Mensch kann im übrigen bis zu 7.000.000 verschiedene Farb- und Helligkeitsabstufungen erkennen. Natürlich wollten die Menschen irgendwann wissen, warum wir diese zahlreichen und verschiedenen Farbnuancen wahrnehmen können. Es wurden Untersuchungen durchgeführt und diese ergaben, dass es von den farbempfindlichen Zapfen in unserer Netzhaut 3 Typen gibt, die jeweils einen spezifischen Sehfarbstoff enthalten. Jeder dieser 3 Zapfentypen kann einen Wellenlängenbereich der drei Grundfarben besonders gut absorbieren und dadurch erregt werden. Das kurzwellige blaue Licht erregt also andere Zapfentypen, als das langwellige rote Licht. Wenn nun Lichtreize auf die Netzhaut treffen, dann kommt es zu elektrischen Erregungen der Zapfen. Diese Erregungen werden in der Netzhaut und im Gehirn so verarbeitet, dass für uns eine einheitliche Farbempfindung entsteht. Wie schon zu Beginn dieses Videos gesagt, speichert das Sehzentrum unseres Gehirns auch Farbempfindungen im optischen Gedächtnis. Dadurch kann unsere Farbwahrnehmung von Umweltobjekten auch unter veränderten Beleuchtungsbedingungen konstant bleiben. Unser Sehsystem kompensiert scheinbar falsche Farbwahrnehmungen und lässt die einzelnen Objekte in gewohntem Farbton erscheinen. Wenden wir uns nun noch Störungen der Farbwahrnehmung zu. Sicher kennst auch du Menschen, bei denen die normale Farbwahrnehmung gestört ist. Diese Menschen können bestimmte Farben oder Farbenabstufungen nicht oder nur unzureichend wahrnehmen. Ursache einer solchen Störung ist, dass die Zapfen für eine der Grundfarben komplett fehlen. Es kann allerdings auch sein, dass einige Zapfen beschädigt sind. Testbilder, wie dieses hier, sollen dabei helfen Farbfehlsichtigkeit bei betroffenen Menschen genau zu bestimmen. Eine der häufigsten Farbensinnstörungen ist die Rot-Grün-Schwäche. Wenn du auf dem Testbild hier eine Zahl erkennen kannst, dann ist dein Rot-Grün-Empfinden in Ordnung. Da Farbensinnstörungen oder auch Farbenblindheit nicht behoben werden können, solltest du vor deiner Berufswahl unbedingt deine Farbentüchtigkeit testen lassen. Zum Schluss nun wieder eine kurze Zusammenfassung. Du hast heute gelernt, dass weißes Licht aus einer Mischung elektromagnetischer Wellen besteht. Je nach Wellenlänge spaltet ein Prisma einen weißen Lichtstrahl in die 7 sichtbaren Spektralfarben auf. Auf unserer Netzhaut gibt es 3 Typen von farbempfindlichen Zapfen mit jeweils unterschiedlichem Sehfarbstoff. Diese Zapfen werden vom Licht der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erregt. Die unterschiedlich starke Erregung der einzelnen Zapfentypen lässt uns viele verschiedene Farben und Farbtöne wahrnehmen. Wenn Zapfen defekt sind oder gar ganz fehlen, dann kommt es zu einer Farbensinnstörung. Bevor ich mich für heute verabschiede, noch eine kleine Frage. Welche Zahl hast du vorhin im Farbtestbild erkannt? Eine 35? Prima, dann ist mit deiner Rot-Grün-Wahrnehmung alles in Ordnung. Tschüss, bis zum nächsten Mal.

15 Kommentare
  1. das viedio ist zwar interesant aber wir haben keine spektralfarben des lichtes in physik genacht ): Es währe schön wen es auch ohne diese voraussetzungen ginge (:

    Von Ninara1111, vor 8 Monaten
  2. Hallo Fatmaoenker,
    es werden zwei Arten der Farbmischung unterschieden: die additive Farbmischung (Überlagerung von Lichtfarben) und die subtraktive Farbmischung (wie wir sie aus dem Kunstunterricht kennen). Im Video wird die additive Farbmischung erklärt. Du beziehst dich in deinem Kommentar auf die subtraktive Farbmischung. Den Unterschied erklärt dieses Physikvideo: https://www.sofatutor.com/physik/videos/dispersion-von-licht-und-farbmischung 
    Falls du danach noch Fragen haben solltest, helfen dir gerne unsere LehrerInnen des Hausaufgabenchats weiter. Der Chat ist von Montag bis Freitag zwischen 17-19 Uhr für dich da. 
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als einem Jahr
  3. Hallo, wollte mal kurz sagen, dass grün KEINE Grundfarbe ist.
    Außerdem ergibt grün und rot kein gelb, sondern gelb und blau ergibt grün oder gelb und rot ergeben orange.

    Von Fatmaoenker, vor mehr als einem Jahr
  4. danke ;)

    Von Diamondprincess, vor mehr als einem Jahr
  5. Hallo Leon H.,
    doch, das stimmt. Denn es wird von rotem und grünem Licht gesprochen. Es gibt einen Unterschied zwischen additiver Farbmischung (Überlagerung von Lichtfarben) und substraktiver Farbmischung (wie wir sie aus dem Kunstunterricht kennen). Den Unterschied erklärt dieses Physikvideo: https://www.sofatutor.com/physik/videos/dispersion-von-licht-und-farbmischung
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 2 Jahren
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Farbwahrnehmung – Zapfen ermöglichen das Farben sehen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Farbwahrnehmung – Zapfen ermöglichen das Farben sehen kannst du es wiederholen und üben.

  • Erkläre, wie die menschliche Farbwahrnehmung funktoniert.

    Tipps

    Zapfen sind die Sinneszellen des Menschen, die das Farbensehen möglich machen.

    Additive Mischung bedeutet, dass sich das Licht verschiedener Wellenlängen überlagert.

    Lösung

    Der Mensch besitzt drei verschiedene Zapfentypen. Jeder dieser Zapfentypen wird von Licht unterschiedlicher Wellenlänge erregt. Kurzwelliges blaues Licht erregt also einen anderen Zapfentyp als das langwellige rote Licht. Die Farbwahrnehmung des Menschen entsteht durch additive Mischung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau. So entsteht beispielsweise aus rotem und grünem Licht, das übereinander gelagert ist, der Sinneseindruck Gelb.

  • Beschreibe die unterschiedlichen Wellenlängen des sichtbaren Lichts.

    Tipps

    Infrarotes und ultraviolettes Licht kann der Mensch nicht sehen.

    Licht mit Wellenlängen größer als 780 nm nennt man Infrarot und kleiner als 380 nm Ultraviolett.

    Lösung

    Licht ist elektromagnetische Strahlung. Dabei besteht weißes Licht aus einem Gemisch elektromagnetischer Wellen mit verschiedenen Wellenlängen. Die Wellenlängen werden in Nanometern gemessen. Rotes Licht hat eine größere Wellenlänge als blaues Licht. Das rote Licht hat eine Wellenlänge von etwa 700 nm, blaues Licht von ungefähr 470 nm.

  • Beschreibe den Aufbau des menschlichen Auges.

    Tipps

    Die Iris wird auch Regenbogenhaut genannt. Sie ist der Bereich des Auges, der gefärbt ist. Sie funktioniert wie eine Blende.

    Lösung

    Der Glaskörper ist ein gallertartiger Teil des Auges, welcher das gesamte Auge ausfüllt. Er bewirkt durch Druck von innen, dass das Auge seine Form behält. Die Netzhaut ist die lichtempfindliche Schicht im inneren Teil des Auges. Sie enthält viele Sinneszellen (Zapfen und Stäbchen), die miteinander netzartig verbunden sind. Die Aderhaut versorgt das Auge durch ihre zahlreichen Blutgefäße mit Nährstoffen und Sauerstoff. Derjenige Bereich auf der Netzhaut, der die meisten Lichtsinneszellen enthält, wird gelber Fleck genannt. Hier befinden sich fast nur Zapfen. Es ist die Stelle des schärfsten Sehens. Im Bereich des blinden Flecks enthält die Netzhaut fast keine Lichtsinneszellen. Dies ist auch die Stelle, an der der Sehnerv entspringt. Die Lederhaut umschließt das Auge völlig und verleiht ihm Stabilität.

  • Erkläre, in welcher Reihenfolge die Lichtstrahlen auf die Bestandteile des menschlichen Auges treffen.

    Tipps

    Die Hornhaut ist der vordere gewölbte Teil des Auges.

    Überlege, welche Bestandteile sich an welcher Stelle des Auges befinden. Wo muss demnach ein Lichtstrahl zuerst eintreffen?

    Der Sehnerv leitet alle Informationen der Stäbchen und Zapfen an das Gehirn weiter.

    Lösung

    Ein Lichtstrahl trifft zunächst auf die Hornhaut. Sie liegt im vorderen Bereich des Auges und schützt diese. Das Licht wird dann von der Linse gebündelt und weitergeleitet bis zur Netzhaut. Hier befinden sich die Sinneszellen des Auges: die Stäbchen und Zapfen. Alle Nervenfasern des Auges werden zum Sehnerv gebündelt, der die Informationen aller Sinneszellen zum Gehirn weiterleitet.

  • Treffe Aussagen zu Störungen der Farbwahrnehmung.

    Tipps

    Der Ausfall und die Beschädigung der Zapfen kann zum gleichen Ergebnis führen.

    Lösung

    Ursache für eine Störung der Farbwahrnehmung kann sowohl der Ausfall oder das Fehlen eines Zapfentyps sein als auch die Beschädigung einiger Zapfen. Beides kann zum gleichen Resultat führen. Demnach ist es nicht möglich, von einem nicht sichtbaren Testbild automatisch auf den Ausfall eines Zapfentyps zu schließen. Die häufigste Störung der Farbwahrnehmung ist die Rot-Grün-Schwäche.

  • Nenne Charakteristika von Stäbchen und Zapfen.

    Tipps

    Unterschiedliche Zapfen werden von Licht unterschiedlicher Wellenlängen erregt.

    Lösung

    Bei den Sinneszellen der menschlichen Netzhaut werden zwei Typen von Sinneszellen unterschieden: die Stäbchen, die vorwiegend für das Nacht- und Dämmerungssehen zuständig sind, und die Zapfen, die für die Farbwahrnehmung verantwortlich sind und so insbesondere bei Tageslicht arbeiten. Zahlenmäßig sind die Stäbchen den Zapfen mit 110 Millionen Stäbchen auf der Netzhaut weit überlegen. Von den Zapfen, von denen es drei verschiedene Typen gibt, sind ca. sechs Millionen Stück auf einer menschlichen Netzhaut zu finden.