Funktionsweise und Fehler des menschlichen Auges und der Lupe

Lupe: Erzeugung vergrößerter Bilder

Eine Lupe besteht aus einer Sammellinse, um Objekte größer als das Leben sehen zu können. Um ein kleines Objekt im Detail zu beobachten, neigen wir dazu, es näher an das Auge heranzuführen, damit das Bild auf der Netzhaut größer wird. Allerdings gibt es Grenzen, wie nah ein Objekt eindeutig betrachtet werden kann. Eine Lupe ermöglicht es uns, das Objekt in einer geringeren Entfernung als dem nächsten Punkt zu betrachten.

Winkelvergrößerung der Lupe

Die Winkelvergrößerung (oder Vergrößerung) der Lupe ist das Verhältnis des Blickwinkels ($\gamma$), mit dem das Objekt durch die Linse betrachtet wird, zum Blickwinkel ($\gamma_0$), mit dem das Objekt ohne Lupe am nächsten Punkt gesehen wird.

Formeln:

• $\gamma = \tan(\gamma) = y / f$
• $\gamma_0 = y / 0,25$ (wobei 0,25 m der Nahpunkt ist)
• $A = \gamma / \gamma_0 = 0,25 / f$

Das menschliche Auge

Das Ziel des Auges ist es, scharfe und einwandfreie Bilder von Objekten zu liefern. Seine Form ist annähernd kugelförmig und bietet ein breites Sichtfeld von etwa 180°. Es kann schnell zwischen der Betrachtung naher und ferner Objekte wechseln.

Bestandteile des Auges:

Zu den Hauptbestandteilen gehören:

• Netzhaut
• Sklera (Lederhaut)
• Aderhaut
• Linse
• Hornhaut
• Pupille
• Kammerwasser
• Iris
• Glaskörper

Bildgröße und Akkommodation

Die wahrgenommene Größe von Objekten wird durch die Größe des Bildes auf der Netzhaut bestimmt. Das Auge besitzt eine Fokussierfähigkeit, die als Akkommodation bezeichnet wird. Der Nahpunkt des menschlichen Auges beträgt etwa 25 cm.

Häufige Fehler des Auges

Myopie (Kurzsichtigkeit)

• Eine Person kann nahe Objekte scharf sehen, aber nicht klar die weit entfernten. Der Fernpunkt liegt in einer endlichen Entfernung, die nur wenige Meter betragen kann.
• Dieser Fehler tritt auf, wenn die Bilder vor der Netzhaut fokussiert werden.
• Korrektur: Zerstreuungslinsen (konkave Linsen) brechen die Lichtstrahlen so, dass sie auf der Netzhaut fokussiert werden.

Hyperopie (Weitsichtigkeit)

• Es besteht die Schwierigkeit, nahe Objekte scharf zu sehen. Der Nahpunkt des Auges liegt weiter entfernt als der Normwert.
• Dieser Fehler entsteht, weil die Linse nicht ausreichend konvergiert oder der Augapfel zu kurz ist, sodass das Bild hinter der Netzhaut entsteht und die Sicht verschwommen ist.
• Korrektur: Sammellinsen (konvexe Linsen) können diesen Mangel beheben, indem sie die Lichtstrahlen stärker brechen, sodass sie auf der Netzhaut konvergieren und ein scharfes Bild erzeugen können.