Das Auge

Autorin:
Publikation:	1.3.2002
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Das Auge ist ein recht außergewöhnliches Organ, denn es passt sich sofort an verschiedene Situationen an. Es kann ein Objekt in 25 cm Entfernung betrach­ten und unmittelbar danach ein Objekt im Unendlichen. Es erträgt große Licht­stärkeänderungen und kann einen weiten Farbbereich erkennen. Es ist für Wel­lenlängen zwischen 380 nm und 780 nm (sichtbares Spektrum) empfindlich.

Beschreibung des Auges

Das Auge hat die Form eines ungefähr kugelförmigen Balls (24 mm in der Länge mal 22 mm in der Höhe), der durch eine harte, faserige und weiße Membran umschlossen wird, die als Lederhaut bezeichnet wird. Auf der Vorderseite des Auges ist die Lederhaut transparent und man nennt sie Hornhaut.

Abb. 1: Schnitt durch ein Auge

Wenn das Licht in das Auge eintritt, durchquert es zunächst die Hornhaut und dann eine mit Flüssigkeit, dem sogenannten Kammerwasser, gefüllte Kam­mer. In diese Flüssigkeit ist ein Ringmuskel eingebettet, die Iris, die von einem Loch, der Pupille, durchbrochen wird. Die Iris dient als Blende und regelt die Größe der Öffnung der Pupille, wodurch die einfallende Lichtmenge reguliert wird. Der Durchmesser der Pupille kann zwischen 2 mm bei starkem Licht und 8 mm im Dunkeln variieren.

Hinter der Iris befindet sich die Linse, die sich wie eine bikonvexe Sammellinse verhält. Sie ist zwiebelartig aufgebaut und besteht aus 22 000 feinen Schich­ten. Die Brennweite der Augenlinse lässt sich durch Zusammenziehen der Linse zwischen 15,6 mm und 24,3 mm variieren.

Hinter der Linse befindet sich ein weiterer mit Flüssigkeit gefüllter Raum: der Glaskörper. Gegenüber der Linse befindet sich schließlich der Augenhinter­grund, der aus drei Häuten besteht: außen die Lederhaut, davor die Ader­haut, deren Funktion es ist, kein Licht nach außen zu lassen (sie verhält sich wie eine schwarze Schicht), und schließlich die Netzhaut. Auf der Netzhaut wird das von der Linse erzeugte Bild abgebildet.

Die Netzhaut besteht aus lichtempfindlichen Zellen, den Zapfen und Stäb­chen, die unterschiedliche Funktionen haben. Die Stäbchen sind schon für sehr schwaches Licht empfindlich, können aber keine Farben unterscheiden (diese Zellen verhalten sich wie ein sehr empfindlicher Schwarzweißfilm.) Die Zapfen benötigen viel mehr Licht, um zu reagieren, unterscheiden jedoch Farben. (Jede dieser Zellen enthält eins von drei verschiedenen Pigmenten, von denen eins vorzugsweise für Rot, das andere für Grün und das dritte für Blau empfindlich ist.) Die von den Stäbchen und Zapfen registrierten Lichtin­tensitäten werden über den Sehnerv zum Gehirn übermittelt. An einer Stelle der Netzhaut, nämlich der, wo das Auge an den Sehnerv "angeschlossen" ist, befinden sich keine lichtempfindlichen Zellen, diese Stelle nennt man daher den blinden Fleck. Es gibt noch eine weitere besondere Stelle der Netzhaut: Genau auf der optischen Achse der Linse bildet sie eine Grube. Dies ist die Mitte des gelben Flecks, der auch als Sehgrube (Fovea) bezeichnet wird. In diesem Bereich befinden sich keine Stäbchen, dafür aber außergewöhnlich viele Zap­fen. Dieser Bereich ist besonders wichtig für das "Farbsehen".

Akkommodation – normales Sehen

Vereinfachend kann man das Auge mit einem optischen System vergleichen, das folgende Bestandteile enthält:

• eine Sammellinse mit veränderlicher Brennweite: die Augenlinse;
• eine lichtempfindlichen Fläche, auf der die Bilder entstehen: die Netzhaut; man kann sie sich als Ebene vorstellen, die parallel zur Linse liegt;
• eine Blende: die Iris.

Beim normalen, völlig entspannten Auge entsteht ein scharfes Bild eines im Unendlichen befindlichen Objekts auf der Netzhaut. In dem Fall muss das Auge nicht akkommodieren. Wenn das Auge dagegen ein nahes Objekt betrachtet, zieht sich seine Linse zusammen, was die Brennweite verändert und ein schar­fes Bild des nahen Objekts auf der Netzhaut entstehen lässt: Man sagt dann, das Auge habe akkommodiert. Da die Netzhaut ihren Abstand zur Linse nicht ver­ändert, kann nur durch Akkommodation (das heißt, durch Zusammenziehen der Augenlinse, um die Brennweite der Linse zu verringern) ein scharfes Bild auf der Netzhaut entstehen.

Das auf der Netzhaut erzeugte Bild steht auf dem Kopf. Es ist das Bild eines Objekts, das mit Hilfe einer Sammel­linse erzeugt wird. Unser Gehirn verarbeitet das Bild aber so, dass es uns er­scheint, als würde es "richtig herum" stehen. Das folgende Experiment gibt eine Vorstellung von den noch wenig bekannten Vorgängen im Gehirn: For­scher haben Personen eine Brille tragen lassen, die alles, was sie sahen, auf den Kopf stellte. Am Anfang sahen sie alles auf dem Kopf. Nach etwa einer Woche jedoch begannen sie trotz dieser Brille wieder "richtig" herum zu sehen. Als sie sich an die "Brille" gewöhnt hatten, wurde sie ihnen wieder weggenom­men: Daraufhin sahen sie wieder etwa eine Woche lang alles auf dem Kopf. Das Gehirn hat etwa acht Tage gebraucht, um die Ausgangssituation wieder herzustellen.

Man definiert für jedes Auge:

• den punctum remotum (Akkommodationsfernpunkt): Das ist der entfern­teste Punkt, den das Auge ohne Akkomodation scharf sehen kann;
• den punctum proximum (Akkommodationsnahpunkt): Das ist der näch­ste Punkt, den man mit maximaler Akkomodation scharf sehen kann;
• den minimalen Abstand für das deutliche Sehen: Das ist der Abstand zwischen dem Auge und dem punctum proximum.

Ein normales Auge sieht ein im Unendlichen befindliches Objekt ohne Akkomo­dation scharf. Der punctum remotum liegt daher im Unendlichen. Der punctum proximum hängt bei einem normalen Auge vom Alter ab: Bei einem Kind liegt dieser Punkt bei 10 cm, bei einem jungen Erwachsenen bei etwa 15 cm, bei einer Person mittleren Alters zwischen 28 und 40 cm und im Alter von ungefähr 60 Jahren kann er 100 cm erreichen. Angesichts dieser Streubreite pflegt man ein Standardauge, genannt Normalauge, zu definieren, bei dem der punctum proximum bei 25 cm liegt. Das ist insbesondere der Abstand, bei dem ein jun­ger Erwachsener über längere Zeit lesen kann, ohne zu ermüden.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass wir räumlich sehen können, ob­wohl die Netzhaut wie ein einfacher Schirm funktioniert. Dieses räumliche Se­hen geht auf das beidäugige Sehen zurück, das heißt, darauf, dass wir zwei Augen haben. Unsere beiden Augen sehen einen Gegenstand jeweils von einer etwas anderen Richtung aus. (Schließen Sie das rechte Auge und betrachten Sie einen am ausgestreckten Arm gehaltenen Bleistift, schließen Sie dann das linke Auge und schauen Sie weiterhin auf den Bleistift: Sie sehen ihn weiter links.) Das bedeutet, dass das von jedem Auge erzeugte Bild eines gegebenen Objekts nicht auf derselben Stelle der Netzhaut erscheint. Das rechte Auge sieht den rechten Teil eines Objekts besser als das linke Auge und umgekehrt. Dieses Phänomen ist der Ursprung des räumlichen Sehens. Ein Einäugiger kann deshalb nicht mehr räumlich sehen.

Abb. 2: Weitere schematische Darstellung des Auges
(Quelle: Rhcastilhos, Wikimedia Commons, Public Domain)

Letzte Aktualisierung: 29.11.2023