Das gesunde Auge: Kontinuierliche Akkommodation

1 · Vorhersagen

Ein normales Auge kann durch Ändern der Brennweite (Akkommodation) seiner inneren Linse auf Objekte im Nahbereich bis ins Unendliche fokussieren. Benötigt das Auge eine kürzere oder längere Brennweite, um auf ein näheres Objekt zu fokussieren?

• Kürzer – ein näheres Objekt erfordert, dass die Augenlinse das Licht stärker beugt, um immer noch auf die gleiche Netzhautentfernung zu fokussieren.
• Längere Brennweite für nähere Objekte.
• Die Brennweite muss sich bei unterschiedlichen Objektabständen nicht ändern.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Preset „Normales Auge“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Netzhaut sitzt fest 2.2 cm hinter der Augenlinse.
2. Aktivieren Sie die Anzeige der erforderlichen Brennweite.
3. Stellen Sie für jeden Versuch den Objektabstand ein und notieren Sie die Brennweite, die das Auge annehmen muss, um das Bild auf der Netzhaut zu halten.

3 · Daten sammeln

Tragen Sie für Ihre drei Versuche die erforderliche Brennweite f (y-Achse) gegen den Objektabstand d_o (x-Achse) auf. Nähert sich f dem Netzhautabstand (2.2 cm), wenn d_o größer wird?

4 · Auswerten

1. Berechnen Sie für einen Versuch f = d_o·R/(d_o + R) unter Verwendung von R = 2.2 cm (dem Netzhautabstand). Vergleichen Sie mit der Tabelle.
2. Erklären Sie, warum f immer knapp unter R = 2.2 cm bleibt, sich ihm nähert, wenn d_o sehr groß wird (entspanntes Auge, Fokussierung auf Unendlich) und bei näheren Objekten weiter darunter fällt (mehr Akkommodationsaufwand).

5 · Vertiefen

1. Der Nahpunkt eines normalen Auges (ca. 25 cm) legt die kürzeste Brennweite fest, die die Augenmuskeln erreichen können; Sein entfernter Punkt (unendlich) ist am längsten eingestellt (völlig entspannt). Erklären Sie, warum mit zunehmendem Alter der Nahpunkt (Presbyopie) typischerweise auch bei einem ansonsten gesunden Auge ansteigt – die Linse verliert an Flexibilität und kann nicht mehr auf Unendlich fokussieren.
2. Ein Kamera-Autofokussystem macht mechanisch das, was Ihr Auge biologisch tut: Passt die effektive Brennweite seiner Linse an (normalerweise durch Bewegen der Linse, anstatt ihre Form zu ändern), um das Bild auf dem Sensor bei unterschiedlichen Objektabständen scharf zu halten. Warum kann sich ein Kameraobjektiv physisch bewegen, während die Linse Ihres Auges stattdessen ihre Form ändert?

Die Physik hinter diesem Experiment

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