Auge und grundlegende Physikkonzepte

Das Auge

Kammerwasser

Das Kammerwasser wird durch die Hornhaut begrenzt. Es ist ein Medium, das Licht leitet. Dahinter befindet sich die Linse, die eine konvexe Linse ist. Schließlich ist der Glaskörper die Flüssigkeit, die den Augapfel ausfüllt.

Der Augapfel: Schichten

• Sklera: Äußere Membran, sehr hart, schützt das Auge. Sie ist weiß und undurchsichtig, außer im Bereich der Hornhaut, um den Durchgang von Licht zu ermöglichen.
• Aderhaut: Dunkles Aussehen. Sie enthält die Iris. Sie steuert den Lichteinfall durch Öffnen oder Schließen der Pupille.
• Netzhaut: Innerste Schicht. Sie besteht aus lichtempfindlichen Nervenzellen (Stäbchen und Zapfen).

Akkommodation des Auges

Das Sehen in unterschiedlichen Entfernungen wird durch die Linse ermöglicht. Wenn sich das Objekt im Unendlichen befindet, ist die Linse entspannt. Um nahe Objekte scharf zu sehen, ziehen sich die Ziliarmuskeln zusammen und komprimieren die Linse, um ihren Krümmungsradius zu erhöhen und die Brennweite zu reduzieren. Dadurch werden die Bilder in der richtigen Entfernung auf der Netzhaut gebildet. Dieser unwillkürliche Prozess wird Akkommodation genannt.

Sehstörungen

Presbyopie (Alterssichtigkeit)

Die Akkommodationsfähigkeit lässt nach, da die Ziliarmuskeln ermüden oder die Linse an Elastizität verliert. Betrifft nicht die Fernsicht.
Korrektur: Sammellinsen, oft als Bifokal- oder Gleitsichtgläser.

Myopie (Kurzsichtigkeit)

Die Linse bündelt die Lichtstrahlen zu stark (übermäßige Konvergenz). Die Strahlen treffen sich vor der Netzhaut. Das scharfe Bild entsteht vor der Netzhaut, nicht darauf, wodurch es verschwommen erscheint.
Korrektur: Zerstreuungslinsen, um den Fokus auf die Netzhaut zu verschieben.

Hyperopie (Weitsichtigkeit)

Die Linse bündelt die Lichtstrahlen zu schwach (unzureichende Konvergenz). Die Strahlen würden sich theoretisch hinter der Netzhaut treffen, wodurch das Bild unscharf wird. Die Linse ist weniger stark brechend als normal.
Korrektur: Sammellinsen, um den Fokus auf die Netzhaut zu verschieben.

Astigmatismus (Hornhautverkrümmung)

Unregelmäßigkeiten in der Krümmung der Hornhaut. Unfähigkeit, zwei senkrechte Linien gleichzeitig scharf zu sehen.
Korrektur: Zylinderlinsen, die das Licht in verschiedenen Achsen unterschiedlich brechen.

Physikkonzepte

Arbeit-Energie-Theorem

Die Arbeit aller auf ein Teilchen wirkenden Kräfte ist gleich der Änderung der kinetischen Energie des Teilchens.

Energieerhaltung

Energie wird weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt. Nicht-konservative Kräfte können die Gesamtenergie eines Systems ändern.

Keplersche Gesetze

• Die Bahnen der Planeten um die Sonne sind Ellipsen, wobei die Sonne in einem Brennpunkt steht.
• Die Geschwindigkeit eines Planeten in seiner Bahn ist nicht konstant. Der Fahrstrahl (Verbindungslinie zwischen Sonne und Planet) überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
• Für alle Planeten im Sonnensystem ist das Verhältnis des Quadrats der Umlaufzeit zum Kubus der großen Halbachse (mittlerer Radius) konstant.

Gesetz der universellen Gravitation

Alle Körper im Universum ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen ihnen ist.