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Optische Täuschungen

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Sabine Blumenthal
Optische Täuschungen
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Beschreibung Optische Täuschungen

Inhalt

Optische Täuschungen – Biologie

Du hast bestimmt schon einmal eine optische Täuschung in deinem Alltag erlebt. Wenn du zum Beispiel in einem stehenden Zug sitzt und der Zug auf dem Nachbargleis anfährt, dann kann es dir so vorkommen, als würde sich dein Zug bewegen. Doch was genau ist eine optische Täuschung und wie kommt sie zustande? Diese Fragen wollen wir im Folgenden klären.

Was ist eine optische Täuschung?

Eine optische Täuschung ist eine Wahrnehmungstäuschung, die das Sehen betrifft. Wiederholen wir zunächst noch einmal die Funktionsweise unseres Gesichtssinns, der für das Sehen zuständig ist: Visuelle Reize lösen in den im Auge liegenden Sinneszellen ein Signal aus. Dieses wird über Nerven bis ins Gehirn geleitet und dort, zusammen mit anderen Signalen, abgeglichen und verarbeitet. Mehr dazu erfährst du im Video zur Bildentstehung auf der Netzhaut.

Bei einer optischen Täuschung lösen Sinnesreize eine falsche oder verzerrte Verarbeitung im Gehirn aus. Schauen wir uns das Beispiel vom Beginn noch einmal an: Du denkst, der Zug, in dem du sitzt, würde sich bewegen – dabei ist es der Zug auf dem Nachbargleis, der anfährt. Wenn du dessen Bewegung aber aus dem Fenster heraus beobachtest, dann kannst du zunächst nicht zuordnen, welcher Zug sich nun bewegt. Eine sanfte Anfahrt würdest du nämlich auch nicht mit anderen Sinnen wahrnehmen. Ab einer gewissen Geschwindigkeit allerdings würdest du die Beschleunigung und das Rattern des Zugs bemerken – du weißt dann, dass diese Eindrücke fehlen und das nicht zu der Annahme passt, dass dein Zug dich bewegt. Du kannst also irgendwann die beobachtete Bewegung dem benachbarten Zug zuordnen.

Das beschriebene Beispiel ist eine Art von optischen Täuschungen – wir nehmen Dinge verzerrt wahr, wenn das Signal anderer Sinnesorgane fehlt.
Darüber hinaus gibt es noch viele weitere Arten von optischen Sinnestäuschungen. Einige davon wollen wir uns nun anschauen.

Welche Arten von optischen Täuschungen gibt es?

Arten von optischen Täuschungen oder Illusionen gibt es viele. Einige kennst du vielleicht von Sehtestbildern. Es gibt unter anderem Tiefenillusionen, Farbillusionen, geometrische Illusionen und Bewegungsillusionen. Unter der letzten Illusion lässt sich unser Beispiel mit dem fahrenden Zug einordnen. Die meisten visuellen Wahrnehmungstäuschungen beruhen

  • auf der Funktionsweise des Auges,
  • auf dem Widerspruch verschiedener Signale oder
  • auf bestimmten Erwartungen und Erfahrungen unseres Sehsystems (Auge, Netzhaut, Sehnerv, Teile des Gehirns).

Zu allen Fällen schauen wir uns nun konkrete Beispiele bei der Erklärung für optische Täuschungen an.

Wie entstehen optische Täuschungen?

Optische Täuschungen haben vielfältige Ursachen. Die meisten kann man den oben beschriebenen Gruppen zuordnen. Zu jeder führen wir nun ein Beispiel mitsamt Erklärung auf.

Funktionsweise des Auges

Viele optische Täuschungen, die man dieser Gruppe zuordnen kann, bezeichnen wir als sogenannte Nachbilder – wir sehen etwas, was in Wirklichkeit nicht da ist. Das kannst du an der nachfolgenden Abbildung selbst testen. Schau zunächst, für etwa 20 Sekunden, auf den linken Kreis. Fokussier dabei den Punkt in der Mitte. Dann schau auf den rechten Kreis, konzentrier dich auch hier wieder auf den Punkt in der Mitte.

Optische Täuschung Beispiel Phantombild

Wahrscheinlich hast du beim Beobachten des rechten Kreises für einige Zeit ein helles Kreuz um den schwarzen Punkt herum gesehen. Wenn du dir den Kreis jetzt noch einmal anschaust, wird dir aber auffallen, dass dieses helle Kreuz gar nicht da ist. Woran liegt es also, dass du ihn gesehen hast? Ganz vereinfacht erklärt wurden beim langen Betrachten des linken Kreises deine Sinneszellen desensibilisiert, insbesondere dort, wo die schwarze Struktur ist, also das Kreuz. Nach einer Weile reagieren die Sinneszellen also nicht mehr auf den Reiz und sind vorerst inaktiv. Sie senden auch dann kein Bild an das Gehirn, wenn wir auf den rechten Kreis wechseln. Vielmehr sind sie vorerst noch immer inaktiv und wir sehen das Komplementärbild, also sozusagen das Negativ des zuvor Beobachteten. In diesem Fall ist das ein helles Kreuz. Nach einer Weile erholen sich die Sinneszellen und du erkennst, dass sich eigentlich kein helles Kreuz im rechten Kreis befindet.

Widerspruch verschiedener Signale

Häufig kommen optische Täuschungen dadurch zustande, dass sich verschiedene Signale widersprechen. Das können zum Beispiel Signale verschiedener Sinnesorgane sein, aber auch verschiedene Signale des Gesichtssinns. Betrachte zum Beispiel das nächste Bild: Kommen dir die beiden Personen gleich groß vor?

Optische Täuschung Beispiel Größenunterschied

Vermutlich denkst du, dass der obere Mensch kleiner ist als der untere. Tatsächlich sind aber beide gleich groß – wieso nehmen wir das anders war? Das liegt daran, dass im Hintergrund eine schienenähnliche Struktur dargestellt ist. Aus unserer Erfahrung interpretieren wir daraus einen dreidimensionalen Raum: Je enger die Struktur zusammenläuft, desto weiter weg kommt sie uns vor. Das übertragen wir auch auf die Figuren. Wir denken, dass die obere Figur weiter weg ist als die vordere und daher gehen wir auch davon aus, dass sie kleiner sein muss – denn immerhin sehen wir Menschen in der Ferne deutlich kleiner.

Erwartungen und Erfahrungen

Manchmal nehmen wir etwas auf eine bestimmte Weise wahr, weil wir es so erwarten. Schau dir zu diesem Fall das nächste Bild an. Siehst du eine Vase?

Optische Täuschung Beispiel Erwartungen

Dir fällt es bestimmt nicht schwer, diese zu erkennen. Viele Menschen sehen in diesem Bild jedoch nicht eine Vase, sondern zwei einander zugewandte Gesichter im Profil. Du hast nun aber erwartet, eine Vase zu sehen, und die Gesichter daher vermutlich nicht erkannt. Unsere Wahrnehmung hängt also häufig davon ab, was wir erwarten, zu sehen – entweder weil es uns vorgeschlagen wird oder weil wir es mit unserer Erfahrung verknüpfen.

Dieses Video

In diesem Video werden dir optische Täuschungen einfach erklärt – ein Referat zu diesem Thema sollte nun also kein Problem mehr sein! Du erhältst einige Beispiele und die zugehörigen Erläuterungen. Auch zum Thema optische Täuschungen findest du ein Arbeitsblatt und interaktive Aufgaben.

Transkript Optische Täuschungen

Hallo, da bin ich wieder, eure Sabine Blumenthal. Im heutigen Video zum Auge geht es um optische Täuschungen. Wir klären, was eine optische Täuschung überhaupt ist. Du lernst, welche Formen von optischen Täuschungen es gibt, und welche Ursachen sie haben können. Du wirst dieses Video besser verstehen, wenn du dich mit dem Sehvorgang und der Bildentstehung und Bildverarbeitung schon gut auskennst. Beginnen wir heute mit ein paar praktischen Übungen für deine Augen und dein Gehirn. Im ersten Bild siehst Du 2 Kreise: Fixiere nun zunächst den weißen Punkt im Zentrum des linken Kreises etwa 20 Sekunden lang. Fixiere jetzt den schwarzen Punkt im Zentrum des rechten Kreises. Was stellst du fest? Schau dir nun das zweite Bild an. Welche der beiden Figuren ist größer? Lassen wir mal beide Figuren vom Bahngleis herunterkommen. Sie sind beide gleich groß, obwohl wir doch eben noch dachten, dass die obere Figur größer ist als die untere. Ein drittes Beispiel: Ist die Strecke a oder die Strecke b die längere Strecke? Und hier das letzte Beispiel: Was siehst du, wenn du das Bild betrachtest? Kannst du eine Vase erkennen, oder siehst du 2 Gesichter? Alle 4 Bilder, die du gerade gesehen hast, sind Beispiele für optische Täuschungen. Aber was ist denn nun eigentlich eine optische Täuschung? Zunächst einmal ist es eine Sinneswahrnehmung unserer Augen. Allerdings täuscht uns diese Wahrnehmung falsche oder nicht vorhandene optische Eindrücke vor. Einige Formen optischer Täuschungen hast du eben selbst erfahren. Beispiele für optische Täuschungen sind: negative Nachbilder, Fehler bei Entfernungs- und Größenschätzungen und die Wahrnehmung doppeldeutiger Bilder. Die Ursache für eine optische Täuschung kann zum Einen die Funktionsweise unserer Augen sein. Eine zweite Ursache ist der Widerspruch zwischen dem empfangenen optischen Reiz und der, im Gehirn abgespeicherten, optischen Erfahrung. Im ersten Beispiel hat die optische Täuschung ihre Ursache in der Funktion unserer Augen. Sicher hast auch du nach dem Fixieren des hellen Punktes im Zentrum des linken Kreises danach im rechten Kreis ein sehr helles Kreuz gesehen, welches ja in Wirklichkeit gar nicht vorhanden ist. Diese optische Täuschung nennt man negatives Nachbild und sie hat etwas mit der Adaptation, also der Hell-Dunkel-Anpassung unseres Auges zu tun. Negative Nachbilder entstehen durch die Anpassung verschiedener Bereiche der Netzhaut an die Helligkeit des betrachteten Gegenstandes. Wie diese Anpassung genau funktioniert, erkläre ich dir im Video zum Sehpurpur-Zyklus. Im Gegensatz zum Beispiel 1 liegt die Ursache der 3 anderen optischen Täuschungen in der in unserem Gehirn abgespeicherten Erfahrung. So erscheint uns im Beispiel 2 die obere Figur größer, als die untere. Wenn du beim Betrachten ein Auge schließt, verstärkt sich dieser Eindruck sogar noch. Wenn ich nun beide Figuren direkt nebeneinander lege, dann siehst du, dass sie gleich groß sind. Was ist hier passiert? Wenn wir ferne Gegenstände mit beiden Augen fixieren, dann sind unsere beiden Sehachsen parallel gerichtet. Je näher ein fixiertes Objekt ist, desto mehr neigen sich die Sehachsen zusammen. Beobachte dazu einmal die Bewegung der Augen einer anderen Person bei folgendem Experiment: Die andere Person - also Mutter, Vater, Freund oder Freundin - stellt sich mindestens 1,50 Meter von dir entfernt auf. Halte nun einen Stift in Augenhöhe der Person. Fordere die Person auf, den Stift mit beiden Augen zu fixieren. Gehe nun mit dem Stift in Augenhöhe langsam auf die Person zu, und beobachte dabei ihre Augenbewegung. Je näher der Stift kommt, desto mehr bewegen sich die Augen beidseitig zur Mitte. Diese Augenbewegung ist eine Folge von Befehlen an die Augenmuskeln. Aus diesen Befehlen errechnet das Gehirn die relative Entfernung des fixierten Gegenstandes. Wird ein bekannter Gegenstand, wie zum Beispiel ein Stift, betrachtet, dann kann das Gehirn aus der Größe der Netzhautabbildung dieses Gegenstandes dessen Entfernung abschätzen. In unserem Beispiel täuscht das nach oben hin schmaler werdende Gleis den Eindruck von Räumlichkeit vor. Im Gehirn ist die Erfahrung gespeichert, dass weiter entfernte Gegenstände für uns kleiner erscheinen. Hier sind beide Figuren gleich groß, aber die weiter oben im Bild platzierte Figur schätzen wir als weiter entfernt ein. In unserer Wahrnehmung wird sie deshalb vergrößert. Ähnlich ist es im dritten Beispiel mit unserer Wahrnehmung der beiden Strecken. Die Anordnung der Pfeile täuscht uns hier eine unterschiedliche Länge vor. Wir denken, dass die Strecke b länger als die Strecke a ist. Ein einfacher Vergleich mit einem Lineal zeigt uns aber, dass Strecke a und Strecke b gleich lang sind, nämlich 15 Zentimeter. Beim Bild 4 entsteht bei jedem Betrachter genau dasselbe Bild auf der Netzhaut, und doch sehen manche Menschen auf den ersten Blick eine Vase und andere sehen 2 Gesichter im Profil. Warum ist das so? Das Netzhautbild ist bei jedem Menschen das gleiche, doch jeder Mensch hat andere Erfahrungen. Bei der Auswertung des Bildes im Gehirn werden die gespeicherten optischen Erfahrungen und die Erwartung, etwas Bestimmtes zu sehen, bei der Sehwahrnehmung mit verarbeitet. Kommen wir nun zur Zusammenfassung. Was wir sehen, ist nicht immer wirklich das, was wir sehen. Alle Beispiele dieses Films zeigen dir, dass die optischen Reize, die unsere Augen treffen, von jedem Menschen im Gehirn anders verarbeitet werden. Das Gehirn spielt beim Sehen also eine entscheidende Rolle. Man kann auch sagen, wir sehen mit dem Gehirn. Im Gehirn gespeicherte, optische Erfahrungen sind Ursache für verschiedene optische Täuschungen. Eine optische Täuschung ist eine Sinneswahrnehmung, die nicht zu den im Gehirn gespeicherten, optischen Erfahrungen passt. Na? Alles verstanden? Dann tschüss, bis zum nächsten Mal.

3 Kommentare

3 Kommentare
  1. ich sehe bei Bild 4 einen tisch

    Von Emilie V Dell, vor 7 Monaten
  2. Kurze Erklärung für Dich Christopher. Bitte korrigiert mich wenn ich falsch liege.

    Wenn du lange genug ein bild in Grauzone (schwarz-weiß) anschaust zerfällt der Sehfarbstoff Rhodopsin in den Stäbchen auf die das helle Licht (weiß) fällt, in zwei Teile, bei den Stäbchen auf die das dunkle Licht fällt (schwarz), zerfällt nur wenig oder gar kein Stoff in zwei Teile.
    Beide "Stäbchensorten" geben nun einen elektrisches Signal über den Sehnerv ans Gehirn weiter. Schaust du jetzt auf den schwarzen Punkt solltest du das schwarze Kreuz sehen, es wird aber weiß sein. Das liegt daran, dass die Enzyme den Sehfarbstoff Rhodopsin erst wieder produzieren müssen. Also kommt es dazu, dass wir schwarz weiß sehen und weiß schwarz sehen.
    :)

    Von Benni.Rie, vor fast 7 Jahren
  3. hab nucht gesehen bei bild 1
    schade

    Von Christopher S., vor fast 7 Jahren

Optische Täuschungen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Optische Täuschungen kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe, was man unter einer optischen Täuschung versteht, und nenne deren Ursachen.

    Tipps

    Der Sehsinn ist einer unserer wichtigsten Sinne.

    Lösung

    Manchmal sehen wir etwas, das in Wirklichkeit so nicht existiert. Solche falschen Eindrücke bezeichnet man als optische Täuschungen.

    Ursachen können entweder bei der Funktion unserer Augen liegen oder an dem Widerspruch zwischen optischem Reiz und der im Gehirn gespeicherten Erfahrung.

  • Benenne die Formen einer optischen Täuschung.

    Tipps

    Bei der optischen Täuschug handelt es sich um eine Sinneswahrnehmung der Augen.

    Lösung

    Es gibt verschiedene Formen der optischen Täuschung.

    Negative Nachbilder: Hier liegt die Ursache bei der Funktion unserer Augen. Sie hat etwas mit der Hell-Dunkel-Anpassung unserer Augen zu tun. Diese Bilder entstehen durch die Anpassung der Netzhaut an verschiedene Bereiche.

    Fehler bei Entfernungs- und Größenschätzungen sowie Sehen von doppeldeutigen Bildern sind ebenfalls Formen der optischen Täuschung.

  • Erkläre, warum nachts alle Katzen grau sind.

    Tipps

    Bei einer vollständigen Farbenblindheit sind aufgrund eines genetischen Defekts keine Zapfen im Auge vorhanden.

    Lösung

    Nachts sind nicht nur alle Katzen grau, sondern auch Gegenstände erscheinen uns so. Dies liegt an unseren Lichtsinneszellen (Stäbchen und Zapfen) im menschlichen Auge.

    Mit den Zapfen nehmen wir Farben war, mit den Stäbchen nehmen wir Helligkeitsunterschiede wahr.

    In der Nacht sind nun nur die Stäbchen erregt und sie vermitteln uns kein farbiges Bild, sondern nur ein Bild im schwarz-weißen Bereich. Das ist der Grund, warum uns alles grau erscheint.

  • Erläutere, wie wir scharf sehen können.

    Tipps

    An der Scharfeinstellung der Linse sind Linsenbänder mit dem Ciliarmuskel beteiligt.

    Lösung

    Schau mal, hier siehst du zwei Linsen.

    Die Obere ist sehr flach, sie bricht das Licht weniger. Gegenstände, die weit weg sind, erscheinen uns scharf.

    Die untere Linse ist gewölbter, sie bricht das Licht sehr stark. So können wir nah gelegene Gegenstände scharf sehen.

    Unsere Linse ist also sehr elastisch. Dies bewirkt der Ciliarmuskel mit den Linsenbändern.

  • Beschreibe, wie unser Gehirn Entfernungen abschätzt.

    Tipps

    Die Augenbewegung ist eine Folge von Befehlen an die Augenmuskeln.

    Lösung

    Die Sehachsen der Augen sind parallel, wenn wir einen Gegenstand in der Ferne betrachten. Kommt der Gegenstand näher, neigen sich die Sehachsen.

    Diese Augenbewegung ist eine Folge von Befehlen an die Augenmuskeln. Aus diesen berechnet das Gehirn die relative Entfernung des Gegenstandes.

  • Erkläre den Aufbau unseres Auges.

    Tipps

    Die Lederhaut schützt das Auge.

    Lösung

    Die feste Lederhaut sitzt ganz außen am Auge und schützt dieses. Im vorderen Teil des Auges befindet sich die durchsichtige Hornhaut, dahinter liegt der Glaskörper. An der Linse, die sich zwischen Glaskörper und Hornhaut befindet, sind die Linsenbänder und der Ciliarmuskel zu finden. Diese sind wichtig für die Scharfeinstellung der Linse.

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