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Bildentstehung im Auge – physikalischer Hintergrund 07:31 min

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Transkript Bildentstehung im Auge – physikalischer Hintergrund

Hallo! In diesem Video beschäftigen wir uns mit dem Auge, und zwar mit der Entstehung von Bildern im Auge. So - da haben wir schon einmal ein Auge und jetzt wollen wir mal gucken, was dahinter steckt - hinter dieser Iris. Ich lasse erst einmal alle Details weg und erkläre euch nur einmal das Prinzip des Auges. Das ist nämlich nichts anderes, als eine Linse - eine Sammellinse. Und hinter dieser Linse befindet sich wie immer ein Schirm, nämlich die Netzhaut. Und hinter der Netzhaut befinden sich ganz viele Nerven, die die ankommenden Signale an das Gehirn schicken. Das Auge schaut auf folgendes Objekt: eine Kerze. Wie jede Linse hat auch diese Linse eine optische Ebene und zwei Brennpunkte, im jeweils dem gleichen Abstand von der Linse: F1 und F2. Die Kerzenspitze sendet jetzt 2 verschieden Strahlen aus, zum Beispiel diesen Mittelpunktsstrahl, der ungebrochen durch die Linse hindurchgeht. Dann noch den Parallelstrahl, der dann ja zum Brennpunkt hingebrochen wird. Der dritte Hauptstrahl ist ja der Brennstrahl, der durch den Brennpunkt verläuft und dann parallel. Nun sehen wir, alle drei Strahlen treffen sich in einem Punkt und bilden also hier die Kerzenspitze ab. Also wir sehen, wenn sich ein Objekt in einem größeren Abstand der doppelten Brennweite, also 2×F befindet, dann erhalten wir Folgendes: Ein reales Bild, denn die Strahlen sind ja wirklich. Das Bild ist allerdings kleiner, und es ist umgedreht. Aber müssten wir dann nicht alles verkehrt herum sehen? Nein. Das Gehirn kennt das Problem und dreht die Bilder automatisch um, sodass wir alles richtig herum sehen. Aber was passiert nun bei einer Änderung des Abstands vom Objekt zum Auge? Die Strahlen treffen doch dann anders und das Bild würde nicht mehr auf der Netzhaut landen. Das Bild wäre also dann unscharf. Und das bringt uns zu der Genitalität des Auges. Ihr kennt doch noch folgende Formel für die Linsen: 1/b+1/g=1/f b, die Bildweite, befindet sich hier. Und die muss, da sie sich ja hinter dem Auge befindet, immer konstant bleiben. g ist hier, der Abstand zwischen Objekt und Auge. Und der ist ja durch die Umwelt bestimmt - den kann man ja auch nicht ändern. Wenn als b und g bestimmt sind, was bleibt dann dem Auge, um das Bild scharf zu kriegen? Richtig!  Die Brennweite. Das Auge muss die Brennweite der Linse ändern, damit das Bild scharf wird. Und genau das macht das Auge auch. Hier oben und unten befinden sich jeweils Muskeln, die die Linse ziehen können - dann wird sie größer und dünner und die Brennweite wird dementsprechend größer, sie wieder loslassen können und zusammendrücken können - dann wird die Brennweite kleiner. So, und jetzt gucken wir mal, ob das Auge das auch richtig gemacht hat, bei einem kleineren Abstand die Brennweite zu verkleinern. Also wir haben her jetzt wieder den Parallelstrahl, der zum Brennstrahl wird, und den Mittelpunktstrahl, der ungebrochen durchgeht. Und, sieh da, sie treffen sich alle in einem Punkt auf der Netzhaut. Das heißt, wir können Objekte auch in unterschiedlichen Abstand scharf sehen, wenn das Auge sich scharf gestellt hat auf das Objekt. Gut. Ich glaube, das Prinzip ist erst einmal klar, trotzdem noch einmal kurz zum Zusammenfassen: Wenn wir ein Objekt haben, dann benötigen wir eine kleinere Brennweite und das bedeutet, dass die Linse zusammengedrückt werden muss, um das zu erreichen. Und umgekehrt genau so: Wenn wir ein weiteres Objekt haben, benötigen wir eine große Brennweite, um ein scharfes Bild zu erhalten, und das bedeutet, dass die Muskeln die Linse auseinanderziehen müssen. Und da alle Objekte in unsere Umgebung unterschiedlich weit entfernt sind, bedeutet das für das Auge, ein ständiges Fokussieren, also ein ständiges Scharfstellen, und das ist eine irre Muskelarbeit. Und das ist auch gut so, dass die Muskeln viel arbeiten, denn dann bleiben sie auch schön im Training und machen nicht so schnell schlapp. Und aus dem Grund ist auch Fernsehen nicht so gut für de Augen, denn das Auge hat immer denselben Fokus, und die Muskeln müssen nicht so viel arbeiten. Kommen wir nun noch mal kurz zu dem Punkt, den ich gerade angesprochen habe, wenn die Muskeln schlappmachen: Zum Beispiel entsteht dann Weitsichtigkeit. Die Strahlen werden in der Linse nicht so stark gebündelt, wie es notwendig wäre, um ein scharfes Bild zu bekommen. Das Bild befindet sich dann theoretisch hinter der Netzhaut. Der Mensch sieht es dann unscharf und braucht eine Brille - und die ist wieder nichts anderes als eine Linse, auch hier wieder eine Sammellinse. Und die sammelt, wie der Name schon sagt, die Strahlen so, dass sie dann hinten, auf der Netzhaut, ein scharfes Bild erzeugen. Also gegen die Weitsichtigkeit benötigt man eine Korrektur, und zwar eine Sammellinse. Dann wissen wir ja alle, es gibt nicht nur die Weitsichtigkeit, sondern auch die Kurzsichtigkeit. Und das heißt, dass die Strahlen, die in die Linse treffen, so stark gebündelt werden, dass sie vorher schon ein Bild erzeugen. Also das Bild ist dieses mal vor der Netzhaut und deswegen sieht der Mensch unscharf. Aber natürlich gibt es auch hier eine Korektourmöglichkeit, und zwar eine solche Linse, die die Strahlen vor eintritt ins Auge streut, und dann so ein scharfes Bild erzeugt auf der Netzhaut. Also hier diese Korrektur ist eine Streuungslinse. So jetzt wissen wir eigentlich ja schon ganz gut, wie ein Bild entsteht im Auge, und kommen wir jetzt doch einmal kurz zum Aufbau des Auges. Also hier oben und unten sind Muskeln, die die Linse kleiner drücken können oder auseinanderziehen können. Ganz vorne am Auge befindet sch die Hornhaut, die das Auge schützt.  Und direkt dahinter ist die Augenflüssigkeit. Und von außen sieht man die Iris, was immer so schön bunt im Auge ist. Und die Pupille, das kleine Schwarze, dass sich in der Größe verändern kann, um jeweils mehr oder weniger Licht in das Auge zu lassen. Das Auge ist eigentlich noch viel komplexer, aber lassen wir es mal dabei. Ich hoffe es hat euch trotzdem gefallen. Tschüss.

21 Kommentare
  1. mal ehrlich weniger Sprachfehler wähen auch OK

    Von Baderkids, vor mehr als einem Jahr
  2. es ist nicht gut für 6 klässler :-(:-(:-( $?ß?=/)(&&/8%9%=(=86(=/&

    Von Gretel211005, vor mehr als einem Jahr
  3. Hallo, leider gibt es KEINE Muskeln, um die Linse zu krümmen (das geschieht aufgrund ihrer Elastizität), darum entsteht ja auch die Altersweitsichtigkeit, wenn die Linse unelastisch wird, wie (ohne Erklärung) in Bonusaufgabe 5 beschrieben wird.

    Fände toll, wenn das auch im Video behandelt worden wäre, weil es jeden wahrscheinlich schon ab 40 trifft, auch wenn das mit unter 20 noch "weit weg" erscheint.

    Bitte weniger Rechschreibfehler. Die Pupille ist ein Loch, wie in der Übung richtig angegeben wird (und sieht schwarz aus, aber kein schwarzes "Ding").

    Von Juliane Viola D., vor fast 2 Jahren
  4. Heißt es nicht Brennpunktstrahl statt Brennstrahl ?

    Von Jannik K., vor fast 2 Jahren
  5. Danke. Das ist das einzige Video von Bildentstehung ^^

    Von Jannik K., vor fast 2 Jahren
  1. Hat mir sehr geholfen. :-)

    Von Tanja Becker27, vor fast 3 Jahren
  2. Das Video hat mir sehr gut geholfen. Besonders die Übungsaufgaben!!

    Von Lisa H., vor fast 3 Jahren
  3. Etwas Chaotisch gezeichnet aber gut und hilfreich erklärt, Super!

    Von Evangelia C., vor fast 3 Jahren
  4. physik ist durch sofatutor voll leicht geworden.hat super geholfen♥danke dir♥♥♥

    Von Deleted User 250664, vor mehr als 4 Jahren
  5. dieses Video ist einfach super es hat mir richtig weitergeholfen

    Von Lkolhoff, vor mehr als 5 Jahren
  6. Physik wird leichter durch Sofatutor ...:D

    Von Christian Beyrer, vor fast 6 Jahren
  7. @Prayer Koesters: Im Fachbereich Biologie gibt es einige Videos über das Auge, z.B. dieses hier
    http://www.sofatutor.com/biologie/videos/das-auge-der-sehvorgang
    Schau einfach in die Lernnavi dann findest du auch die anderen Augen Videos. Ich hoffe sie können dir bei deinem Vortrag helfen!

    Von Nikolai P., vor mehr als 6 Jahren
  8. ich soll einen vortrag über augen in physik machen.. ich weiß aber nicht die bohne, was man da machen muss! könnten sie vllt. mal ein video über augen insgesamt reinstellen?

    Von Prayer Koesters, vor mehr als 6 Jahren
  9. jaja...es ist langweilig...haha charlyuehl aber ich finde es ist toll und gut erklärt ich mag ihre videos :D

    Von Huynh Giangthu, vor mehr als 6 Jahren
  10. Sehr gut erklärt

    Von Aldea, vor fast 7 Jahren
  11. langweilig aber es hilft

    Von Charlyruehl, vor fast 7 Jahren
  12. Toll erklärt, danke !!!

    Von Nmlli4, vor mehr als 7 Jahren
  13. Danke hat mir sehr geholfen.

    Von Tobias B., vor mehr als 7 Jahren
  14. Vielen dank
    Physik wird dank ihnen immer leichter!
    :)

    Von Alex R., vor mehr als 7 Jahren
  15. gut

    Von Cassandra, vor fast 9 Jahren
  16. kein video vorhande !!??

    Von Deleted User 7038, vor fast 10 Jahren
Mehr Kommentare

Bildentstehung im Auge – physikalischer Hintergrund Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Bildentstehung im Auge – physikalischer Hintergrund kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne das wichtigste Teil im Auge zur Erzeugung eines passenden Bildes auf der Netzhaut.

    Tipps

    Gesucht ist der Bestandteil des Auges, der für die unterschiedlich starke Brechung der Lichtstrahlen verantwortlich ist.

    Beachte, dass es den Bestandteil in unterschiedlichen Formen gibt. Das Bild auf der Netzhaut muss stark verkleinert sein, deshalb müssen die Lichtstrahlen sehr stark gebrochen werden.

    Lösung

    Ohne die Sammellinse kann das Auge die Lichtstrahlen nicht stark genug bündeln, um ein verkleinertes Bild auf der Netzhaut zu erzeugen. Außerdem ist die Sammellinse der Bestandteil im Auge, der durch die Änderung seiner Form scharfes Nah- und Fernsehen ermöglicht. Beides ist nötig, um ein passendes Bild auf der Netzhaut zu erzeugen.

  • Ergänze die Informationen zum menschlichen Auge.

    Tipps

    Stell dir vor, du sitzt auf einem Lichtstrahl und bewegst dich auf das Auge in der Abbildung oben zu.

    Sobald du in das Auge einfällst, triffst du nacheinander auf die unterschiedlichen Bestandteile des Auges.

    Lösung

    Im Lückentext sind die Bestandteile des Auges zusammengefasst, die für den Weg der Lichtstrahlen und die Entstehung eines scharfes Bildes besonders wichtig sind. Vielleicht hast du dich schon woanders mit dem Auge beschäftigt, zum Beispiel im Biologieunterricht. Es gibt noch mehr Bestandteile im Auge als die, die du im Lückentext siehst.

    Zum Beispiel den Glaskörper, der das Auge fast vollständig ausfüllt und ihm seine kugelige Form gibt. Und noch mehrere Schichten außer der Netzhaut, die das Auge umgeben, und auch wichtige Aufgaben erfüllen wie die Versorgung des Auges. Und wenn man sich das Auge noch näher anschaut, kann man sogar die einzelnen Zellen in der Netzhaut sehen und herausfinden, wie sie aus dem Bild auf der Netzhaut tatsächlich das Bild machen, welches wir sehen. Und dabei kann uns das Gehirn manchmal auch ganz schön austricksen!

  • Benenne die wichtigsten Prozesse bei der Bildentstehung im Auge.

    Tipps

    Um ein scharfes Bild auf der Netzhaut zu erzeugen, müssen sich die drei Strahlen, die von der Pfeilspitze ausgehen, alle in einem Punkt auf der Netzhaut treffen. Sonst ist das Bild, das wir sehen, unscharf.

    Überlege nun einmal, wo das scharfe Bild des Pfeils in der Abbildung entsteht!

    Lösung

    In der Abbildung hat sich die Sammellinse im Auge noch nicht so verändert, dass ein scharfes Bild des Pfeils auf der Netzhaut entstehen kann.

    Mittelpunktstrahl, Parallelstrahl und Brennstrahl werden so gebrochen, dass sie sich erst hinter der Netzhaut treffen. Das scharfe Bild des Pfeils entsteht also erst hinter der Netzhaut, wie du in der Lösungsabbildung sehen kannst.

    Damit sich die Strahlen bereits auf der Netzhaut treffen können, müssen sie noch stärker gebrochen werden. Das bedeutet, die Sammellinse müsste noch stärker gekrümmt werden. Erst dann erscheint ein scharfes Bild des Pfeils auf der Netzhaut.

  • Prüfe, weshalb Menschen mit gutem Sehvermögen im Alter häufig eine Brille brauchen.

    Tipps

    Bei diesen Menschen entsteht im Alter einen von den zwei typischen Formen der Fehlsichtigkeit.

    Schau dir die Veränderungen an der Linse an. Welche Folgen hat das für die Vorgänge im Auge?

    Lösung

    Bei der Aufgabe musstest du auf Basis deiner Kenntnisse eigene Schlussfolgerungen ziehen. Das ist nicht leicht und du hast sicher ganz eigene Lösungsideen entwickelt.

    Wichtig bei der Lösung dieser Aufgabe ist der Hinweis auf die Veränderungen an der Linse. Das ist einen neue Ursache für das Entstehen einer Fehlsichtigkeit. Aber die Folgen einer verringerten Brechkraft der Linse sind bekannt. Daher kann man aus diesen Angaben auf die richtige Fehlsichtigkeit schließen und die Besonderheiten ergänzen.

  • Erkläre, wie das menschliche Auge scharfes Sehen ermöglicht.

    Tipps

    Finde zunächst den Anfang und das Ende dieser kleinen Geschichte!

    Überlege nun, was Markus Augen zuerst wahrnehmen, wenn er auf die Tafel schaut, und weshalb das so ist. Denke an die Bedingung, unter der ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht!

    Ergänze nun, was sich in den Augen verändern muss, um ein scharfes Bild des Tafeltextes auf der Netzhaut zu erzeugen.

    Lösung

    In der Aufgabe findest du ganz wichtige Überlegungen, um die Prozesse im Auge beim "Scharfstellen" auf nahe oder ferne Objekte zu verstehen:

    Die Krümmungsgrad der Linse im Auge legt die Brennweite und somit die Brechkraft der Linse fest, und zwar so, dass sie genau zur Objektentfernung passt. Das bedeutet, eine flache, also schwach gekrümmte Linse, bricht die einfallenden Lichtstrahlen nicht so stark. Also reicht die geringe Brechkraft aus, um das Bild weit entfernter Objekte scharf auf der Netzhaut abzubilden. Um nahe Objekte scharf auf der Netzhaut abzubilden, muss die Linse stärker gekrümmt sein. Durch die höhere Brechkraft werden die Strahlen naher Objekte dann ausreichend stark gebrochen.

    Passen Brechkraft und Objektentfernung nicht zusammen, erscheint das Bild theoretisch vor oder hinter der Netzhaut. Das Bild auf der Netzhaut ist unscharf. Das passiert immer, wenn wir von einem Objekt zu einem anderen Objekt schauen, das sich in einer anderen Entfernung befindet. Dann muss die Brechkraft der Linse verändert werden.

  • Vergleiche Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit miteinander.

    Tipps

    Achtung! Kurz- und Weitsichtigkeit verwechselt man sehr schnell. Fang daher am besten erst mit einer Fehlsichtigkeit an und versuche, alle passenden Textabschnitte zu finden.

    Versuche dir bei jeder Fehlsichtigkeit vorzustellen, was bei nahen und fernen Objekten im Auge passiert. Vielleicht geht es besser, wenn du für dich eine Skizze von Objekt, Sammellinse, Netzhaut und Bild machst. Dann klappt das gedankliche Verschieben leichter.

    Lösung

    Es gibt unterschiedliche Gründe, weshalb Menschen an einer Fehlsichtigkeit leiden. Häufig ist die Form des Augapfels der Grund, er kann etwas zu kurz oder zu lang sein. Die Brechkraft der Linsen im Auge "passt" dann nicht mehr so richtig zum Abstand zwischen Linse und Netzhaut.

    Bei der Kurzsichtigkeit ist die Brechkraft der Linse im Auge zu stark. Darum werden ferne Objekte vor der Netzhaut abgebildet und erscheinen unscharf. Nahe Objekte hingegen werden von kurzsichtigen Menschen scharf gesehen. Da die Brechkraft der Linse zu stark ist, kann man als Sehhilfe Zerstreuungslinsen einsetzen, da diese die starke Brechkraft der Linse reduzieren.

    Bei der Weitsichtigkeit hingegen ist die Brechkraft der Linse im Auge zu schwach. Nahe Objekte werden daher hinter der Netzhaut abgebildet und erscheinen unscharf. Ferne Objekte hingegen werden von weitsichtigen Menschen scharf gesehen. Um die Brechkraft der Linse im Auge zu verstärken, setzt man als Sehhilfen Sammellinsen ein.

    Eine Merkregel, um dem Verwechseln vorzubeugen, lautet: Bei Kurzsichtigkeit kann man "kurz" (also nah) gut sehen, bei Weitsichtigkeit hingegen "weit" (also fern).