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Das Sehen
Inhalt
Das Auge als Lichtempfänger
Aufbau des Auges eines Kopffüßlers
Damit wir etwas sehen können, muss Licht in unsere Augen fallen.
Das Auge eines Kopffüßlers ist sehr einfach gebaut (siehe die Abbildung). Die wichtigsten Teile sind der Lichteinlass (Pupille) und der Lichtempfänger (Netzhaut). Die Pupille muss jedoch sehr klein sein, um ein scharfes Bild zu erhalten.
Optische Abbildung
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Ein Gegenstandspunkt strahlt Licht ab. Durch ein optisches System können die Strahlen wieder zu einem Bildpunkt zusammengeführt werden. Dies nennt man optische Abbildung. Optische Systeme können Linsen, Spiegel, aber auch kleine Löcher (Blenden) sein.
Um einen Gegenstand zu sehen, müssen die Bildpunkte auf der Netzhaut liegen.
Völlige Dunkelheit
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Suche einen Raum in der Schule, den man komplett abdunkeln kann.
Beschreibe, wie es dir in völliger Dunkelheit ergangen ist.
Konntest du deine Hand oder einen hellen Gegenstand sehen?
Wie konntest du dich orientieren?
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Bauanleitung Lochkamera
Verwende einen Zylinder, wie eine Chipsdose, und schneide den Boden von der Dose ab. Fertige eine Scheibe aus Karton an, die genau auf den Zylinder passt.
Stich in der Mitte der Kartonscheibe mit einer Nadel ein Loch.
Je größer das Loch ist, desto heller und unschärfer wird das Bild. Je kleiner das Loch ist, desto schärfer und dunkler wird das Bild.
Forme mit schwarzem Tonpapier einen Zylinder, der genau in die Dose passt und sich hin- und herschieben lässt. Klebe eine Seite des Zylinders aus Tonpapier mit einer Kreisfläche aus Transparentpapier ab.
Lochkamera
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Beobachte eine Kerze oder einen Leuchtbuchstaben mit deiner Lochkamera. Durch Verstellen des inneren Zylinders kannst du das Bild scharf stellen. Achte auf die Position des Bildes.
Wie muss das Licht in die Lochkamera fallen, damit du überhaupt ein Bild am Transparentpapier siehst? Fertige eine Zeichnung an, in der Gegenstand, Lochkamera, Abbildung und Lichtweg ersichtlich sind.
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Das menschliche Auge
Aufbau des menschlichen Auges
Ein wichtiger Unterschied zum einfachen Auge eines Basisinfo ! Kopffüßlers besteht in der Verwendung einer Linse. Eine Linse kann Licht an einem kleinen Ort sammeln und damit beim menschlichen Auge ein schärferes Bild auf der Netzhaut erzeugen.
Die Regenbogenhaut (Iris) öffnet bei wenig Licht die Pupille und verengt sie bei viel Licht. Die Ringmuskeln im Auge können die Linse verändern. Diese Eigenschaft der Augenlinse nennt man Akkommodation. So kannst du unterschiedlich weit entfernte Gegenstände scharf sehen.
Die Sinneszellen auf der Netzhaut wandeln das auf dem Kopf stehende Bild der Umgebung in elektrische Nervensignale um. Dein Gehirn dreht das Bild wieder in die richtige Position.
Bauanleitung Lochkamera mit Linse
Du benötigst einen Kartonzylinder, wie bei der ersten Lochkamera, der auf beiden Seiten offen ist. Fertige einen Kreisring an, der genau mit dem Kartonzylinder und einer Sammellinse (Brennweite etwa 100 mm) abschließt. Klebe den Kreisring auf den Kartonring. Fertige wie bei der einfachen Lochkamera einen Zylinder aus Tonpapier mit einem Schirm aus Transparentpapier an.
Verbesserte Lochkamera
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Beobachte eine Kerze mit der verbesserten Lochkamera. Vergleiche deine Ergebnisse mit der einfachen Lochkamera.
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Sehzellen
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Auf der Netzhaut sitzen zwei Arten von lichtempfindlichen Sehzellen, Stäbchen und Zapfen. Bei wenig Licht sprechen nur die sehr lichtempfindlichen Stäbchen an. Sie können allerdings nur ein Schwarzweißbild erzeugen. Darum kannst du in der Nacht nur Grautöne und keine Farben erkennen. Bei genügend Licht werden die Zapfen aktiv, wobei es drei Arten davon gibt. Eine Art ist am empfindlichsten bei rotem, die nächste bei grünem und die dritte bei blauem Licht. Jede Farbe regt diese drei Arten von Zapfen unterschiedlich an, sodass damit eine Farberkennung von Gegenständen möglich ist.
Mehr Infos zum Auge
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Training
Lochkamera
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Beschrifte die Teile des menschlichen Auges.
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Optische Täuschungen
optische_taeuschungen.pdf · 377 kB
Die Ursache dieser optischen Täuschungen besteht darin, dass die zu vergleichenden parallelen Linien nicht getrennt von der Umgebung wahrgenommen werden. Dies ruft aufgrund von bereits früher erfahrenen Sehgewohnheiten falsche Eindrücke hervor.
Die Bilder zeigen optische Täuschungen.
Überzeuge dich mithilfe eines Lineals davon, dass die Aussagen richtig sind.
Sehnerv
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In der Netzhaut des Auges werden in den Sehzellen Lichtreize in Nervensignale umgewandelt. Die Nerven werden in einem Bündel, dem Sehnerv, aus dem Auge geleitet. An diesem Punkt der Netzhaut gibt es keine Sehzellen, er wird blinder Fleck genannt.
Blinder Fleck
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Halte dein linkes Auge zu und betrachte den linken schwarzen Punkt mit dem rechten Auge. Verändere den Abstand zwischen Auge und Punkt langsam. Bei einem Abstand von etwa zehn Zentimetern sollte der schwarze Punkt verschwinden, weil seine Abbildung genau auf den blinden Fleck fällt. Mache dasselbe mit dem linken Auge.
Merke
Das Sehen – Zusammenfassung
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Ein Auge ist ähnlich wie eine Lochkamera mit Sammellinse aufgebaut. Veränderliche Pupillen und Linsen ermöglichen scharfe Bilder bei unterschiedlicher Lichtstärke und Entfernung des Gegenstands.