"Auge ist ein Wunderwerk der Natur"

Gießen (olz). "Ich sehe was, was du nicht siehst" lautete das Motto des dritten Vortrags der beliebten Reihe "Physik im Blick", zu dem am Samstagmorgen erneut 500 Zuhörer in den Wilhelm-Hanle-Hörsaal gekommen waren.

Nach Schmecken und Tasten stand diesmal das Sehen im Blickpunkt der Ausführungen von Prof. Volker Metag vom II. Physikalischen Institut der Justus-Liebig-Universität. Im Rahmen seiner Vorlesung, die in Zusammenarbeit mit Anna Zagan, PD Angelika Polity und Dr. Rainer Novotny entstanden war, erläuterte Metag auch die physikalische Funktionsweise des menschlichen Auges.

Getreu dem Motto "Physik der Sinne", mit dem die Vorlesungsreihe in diesem Jahr überschrieben ist, erklärte Metag, wie das menschliche Auge, das auch als Linsenauge bezeichnet wird, funktioniert. "Das menschliche Auge ist ein Wunderwerk der Natur, das sich an alles anpassen kann", sagte der Physiker, der sich mit der physikalisch-optischen Funktionsweise des Sehorgans befasste.

Aufs Physikalische reduziert gehe es beim Sehen zunächst darum, Lichtstrahlen zu bündeln, was beim menschlichen Auge durch eine bikonvexe Linse erfolgt. Vereinfacht ausgedrückt kann man sie im Querschnitt als oval bezeichnen. Organisch befindet sich diese Linse relativ zentral am Augapfel und wird zum Teil äußerlich von der so genannten Regenbogenhaut umgrenzt. Ein Bereich zum Durchschauen - die Pupille - bleibt frei.

Träfen nun Lichtstrahlen auf diese Linse, so würden sie dort gebündelt und gebrochen, erklärte Metag. Zur Verdeutlichung: Von einem Gegenstand aus treffen parallele Lichtstrahlen frontal auf die Linse. Man stelle sich zudem vor, dass eine Linie in Richtung der Strahlen mitten durch die Linse verläuft. Durch die Krümmung der Linse bewirkt die Brechung beim Auftreffen der Strahlen, dass diejenigen, die oberhalb der mittleren Achse auftreffen, in einem Winkel nach unten abgelenkt werden. Dagegen richten sich die Strahlen, die die Linse von unterhalb erreichen, nach oben. Alle Strahlen treffen an einem Punkt auf der Achse, die man als optische Achse bezeichnet, zusammen. Diesen Punkt bezeichne man als Brennpunkt, erklärte der Physiker. Er erläuterte, dass er beim menschlichen Auge im Normalfall am so genannten "gelben Fleck" liege - hier ist die Sehkraft am größten. Die gebündelten Strahlen erzeugten ein Bild des Gegenstands, von dem sie ausgegangen sind. Zur Verdeutlichung der Größenverhältnisse: Eine 20 Meter entfernt stehende Person werde im Zuge dieses Prozesses im Auge in einer Größe von 1,5 Millimeter abgebildet - und auf den Kopf gestellt. Erst im visuellen Kortex, einem Teil des Gehirns, werde das Bild wieder herumgedreht.

Zurück zum gelben Fleck. Hier befänden sich die so genannten "großen Stäbchen", die ganz geringe Lichtintensitäten nachweisen und für das Sehen von Hell und Dunkel notwendig seien. Und die "Zapfen", die mehr Licht bräuchten, und die Farben Blau, Grün und Rot umsetzten. Diese Zapfen seien die Grundlage des Farbsehens, so der Physiker.

Bis zu dieser Stelle ist der Normalfall des Sehens beschrieben worden, doch Metag erläuterte auch die Phänomene Kurz- und Weitsichtigkeit. Bei der Kurzsichtigkeit bestehe das Problem, dass der Brennpunkt der gebündelten Lichtstrahlen vor dem gelben Fleck liegt. Die Ursache liege darin, dass der für die Einstellung der Brennweite des Auges verantwortliche Ziliarmuskel, der für die Krümmung der Linse sorge, erschlaffe. Mit der Konsequenz, dass die Krümmung der Linse zu stark und ihre Brechkraft zu groß sei und sich die gebündelten Strahlen zu früh auf der optischen Achse und deutlich vor dem gelben Fleck - und damit dem Ort der maximalen Sehschärfe - vereinten. Korrigiert werden könne dies durch eine Zerstreuungslinse - bei der die Rundung im Querschnitt nicht oval nach außen, sondern nach innen verläuft - , die vor die Augen gesetzt wird und den Brennpunkt verlagert.

Kurzum: durch den Einsatz einer Brille.

Im weiteren Verlauf des Vortrags kam Metag auch auf besondere Formen des Sehens wie das Mikroskopieren zu sprechen, um dabei auch kleine und kleinste Teilchen wie Atome und so genannte Quarks zu erläutern.

"Physik im Blick" wird am kommenden Samstag um zehn Uhr im Wilhelm-Hanle-Hörsaal der Physikalischen Institute im Heinrich-Buff-Ring 14 mit einem Vortrag von Dr. Tilman Sauerwald zum Thema "Riechen" fortgesetzt. (Foto: olz)

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