Licht, Reflexion, Brechung und das menschliche Auge

Licht und seine Eigenschaften

Arten von Körpern und Licht

• Licht: Objekt, das in der Lage ist, selbst Licht zu emittieren.
• Undurchsichtig: Verhindert den Durchgang von Licht.
• Transluzent: Lässt einen bestimmten Anteil oder Prozentsatz des Lichts durch.

Darstellung von Licht

• Lichtstrahl: Gerade Linie, die die Richtung und den Sinn der Lichtausbreitung darstellt (grafische Darstellung ohne Dicke).
• Lichtbündel: Physische Darstellung; wenn Licht durch einen dünnen Schlitz geht, bildet es einen Strahl, der immer dicker wird.

Schattenbildung

• Scharfe Schatten: Entstehen, wenn die Lichtquelle klein oder weit entfernt ist.
• Schatten und Halbschatten: Entstehen, wenn die Lichtquelle groß und nahe an den Objekten ist.

Das elektromagnetische Spektrum

Elektromagnetisches Spektrum: Die elektromagnetische Strahlung (Emissionsspektrum) oder Absorption (Absorptionsspektrum) einer Substanz.

Isaac Newton: Zerlegte einen Strahl von Sonnenlicht mit einem Prisma und entdeckte, dass es aus einer Reihe von Farben zusammengesetzt war, immer mit der gleichen Anordnung (Farbspektrum). Er sah 7 Farben und erkannte, dass Weiß nicht das Fehlen von Farbe ist, sondern die Summe aller Farben.

Wellenmodell: Wird verwendet, um bestimmte Phänomene des Verhaltens von Licht zu beschreiben.

Reflexion von Licht

Spiegel

Spiegel: Jede Oberfläche, die Lichtstrahlen reflektiert.

• Einfallender Strahl: Der Strahl, der auf den Spiegel trifft.
• Reflektierter Strahl: Der Strahl, der vom Spiegel abgelenkt wird.

Gesetze der Reflexion

1. Erstes Postulat: Einfallender Strahl, reflektierter Strahl und die Normale liegen in derselben Ebene.
2. Zweites Postulat: Einfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel.

Spiegelbilder

Wenn wir vor einem Spiegel stehen, ist unser Bild:

• Rechts: Es behält die gleiche Position.
• Virtuell: Es sieht so aus, als ob es sich im Spiegel befindet.
• Symmetrisch: Es scheint sich in der gleichen Entfernung vom Spiegel zu befinden.

Winkelförmige ebene Spiegel

Entstehen, wenn zwei ebene Spiegel auf einer Seite einen bestimmten Winkel bilden. Ein Objekt zwischen ihnen erzeugt eine Anzahl (n) von Bildern, die von der Winkelmessung abhängt.

Brechung von Licht

Brechung: Tritt auf, wenn Licht die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Substanzen passiert und eine Richtungsänderung erfährt.

Das menschliche Auge und Sehen

Funktionen des Auges

Das Auge wird durch Lichtstrahlen aus der Umgebung angeregt und wandelt sie in Nervenimpulse um, die das Sehzentrum im Gehirn erreichen, wo sie entschlüsselt und in Bilder umgewandelt werden.

Arthropodenaugen

Arthropodenaugen sind die Augen von Insekten und ähnlichen Tieren.

Wie funktioniert das Auge?

Es projiziert Bilder auf eine lichtempfindliche Netzhaut, die das Signal erkennt und an den Sehnerv sendet. Es ist kugelförmig und mit einer Substanz namens Glaskörper gefüllt, die den Raum zwischen Netzhaut und Linse ausfüllt.

• Kammerwasser: Füllt den Raum zwischen Linse und Hornhaut und hält den Augeninnendruck aufrecht.
• Linse: Fokussiert das Licht.
• Ziliarmuskel: Verändert die Form der Linse zur Fokussierung.
• Iris: Regelt die einfallende Lichtmenge.

Brechung im Auge

Die Brechung ermöglicht es uns, die Lichtstrahlen zu fokussieren. Sie tritt hauptsächlich in der Hornhaut auf. Mit zunehmendem Alter verliert der Mensch die Fähigkeit, die Fokussierung anzupassen.

Bestandteile des Sehvorgangs

Der Sehvorgang besteht aus:

• Augenlidern
• Augäpfeln (ca. 25 mm Durchmesser)
• Tränenapparat
• Äußeren Augenmuskeln (ermöglichen dreidimensionales Sehen)

Weitere Bestandteile des Auges

• Iris: Besteht aus einem feinen Netzwerk von Bindefasern (Stroma) mit zahlreichen Blutgefäßen. Die Farbe hängt von der Transparenz des Stromas und dem Pigmentgehalt ab.
• Blinder Fleck: Bereich des Sehnervs (Papille) ohne Sinneszellen.
• Pupille: Öffnung in der Mitte der Iris (dehnbar und kontraktil), die die Beleuchtung reguliert.
• Hornhaut: Wichtiger anatomischer Teil des Auges.
• Linse: Konvex geformte Komponente des Auges, die den Abstand durch Krümmung reguliert. Wenn die Linse undurchsichtig ist, wird ein unscharfes Bild auf die Netzhaut übertragen.

Die Lupe

Lupe: Besteht aus einer Sammellinse mit kurzer Brennweite, die das Licht so krümmt, dass ein vergrößertes virtuelles Bild des Objekts entsteht. Sie wird hauptsächlich verwendet, um kleine Bereiche zur besseren Visualisierung zu vergrößern. Die Größe und Detailgenauigkeit, mit der ein Objekt erscheint, hängt von der Größe des Bildes auf der Netzhaut ab.