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Das Auge

Das Auge ist ein Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen. Es ist Teil des visuellen Systems und ermöglicht uns das Sehen. Es gibt Schätzungen, dass Augen der verschiedensten Bauweisen im Laufe der Evolution etwa 40 mal neu entwickelt worden ist.

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Das Auge

Der Lichtstrahl fällt durch die Hornhaut. Sie ist bereits an der Lichtbrechung beteiligt. Die Regenbogenhaut (Iris) regelt den Lichteinfall und damit die Grösse der Pupille. Sie verändert sich reflexartig (Pupillenreflex). Dieser Prozess der Anpassung an die Umgebungshelligkeit wird als Adaptation bezeichnet. Er ist nötig, damit nicht eine zu hohe Lichtenergie auf die Netzhaut trifft und sie schädigen kann. Für die perfekte Schärfe des Bildes sorgt die Linse. Sie stellt die optimale Brennweite des Bildes ein und projiziert das Bild umgekehrt auf die Netzhaut. Die Netzhaut ist ca. 0,2 bis 0,5 mm dick. Das Licht muss erst mehrere Schichten durchdringen, bevor es auf die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) trifft.

Weil bei schwachem Licht nur die Stäbchen in der Netzhaut aktiv sind, sehen wir nachts alles grau. Die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Signale erfolgt beim Stäbchen dank des Rhodopsins, einem Fotopigment. Den entsprechenden Vorgang nennt man Fototransduktion. Bei starkem Lichteinfall sorgen drei Zapfentypen (blau, grün und rot) für Farbsicht. Die Zapfen-Typen haben unterschiedliche Opsine, die jeweils auf eine andere Licht-Wellenlänge ansprechen.

Die unterschiedliche Verschaltung von Stäbchen und Zapfen mit Bipolarzellen verstärkt den jeweiligen Seheffekt.Sie wandeln den Reiz in ein elektrisches Signal um, die über den Sehnerv in das Gehirn geleitet werden. Das Gehirn errechnet sich aus diesen 3 Farben und der aufgenommenen Kombination, die Farbe, die wir im Endeffekt wahrnehmen. Da in der Natur überwiegend Grüntöne vorkommen, ist unser Auge für diese Nuancen besonders empfänglich.

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Optik

Optik ist die Lehre vom Licht. Sie umfasst Wesen, Entstehung, Ausbreitung und Wechselwirkung des Lichtes.

Licht ist die vom Auge bewertete elektromagnetische Strahlung. Diese Strahlung entsteht beim Erhitzen eines Stoffes auf hohe Temperaturen. Unsere natürlichen Lichtquellen sind z.B. die Sonne, Blitze und Feuer. Die künstlichen Lichtquellen sind z.B. Glühlampen, Leuchtstoffröhren und LED.

Die elektromagnetische Strahlung breitet sich geradlinig in wellenförmigen Schwingungen nach allen Seiten von der Lichtquelle aus. Nur ein kleiner Teil der elektromagnetischen Wellen wird vom Auge als Licht wahrgenommen. Die Lichtgeschwindigkeit beträgt im luftleeren Raum 300`000 Kilometer pro Sekunde.

Für das menschliche Auge sind elektromagnetische Strahlen mit Wellenlängen zwischen 380 Nanometer und 780 Nanometer sichtbar. Nur die Strahlung dieses Bereiches kann als Licht wahrgenommen werden.

Das Licht lässt sich in einem kontinuierlichem Spektrum (Licht, das alle Strahlung des sichtbaren Licht enthält) mit der Hilfe von einem Prisma in die Spektralfarben zerlegen. Dabei wird Strahlung verschiedener Wellenlänge unterschiedlich gebrochen, die kurzwellige, violett erscheinende Strahlung am stärksten, rot erscheinende Strahlung am schwächsten. Zwischen diesen beiden Bereichen liegen die blauen, grünen, gelben und orangen Farben.

Diese Erscheinung lässt sich in der Natur bei einem Regenbogen beobachten. Die Regentropfen wirken als kleine Prismen und zerlegen das Sonnenlicht in die Spektralfarben.

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