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Vom Licht zum Nervenreiz

In den Stäbchen sitzt das sog. Sehpurpur. Dieses besteht aus Eiweiß und dem Farbstoff Retinal. Dieser streckt sich bei Lichteinfall und das Sehpurpur zerfällt. Das Signal wird aber erst an die Schaltzellen weitergegeben, wenn genügen Sehrpurpurmoleküle zerfallen sind und benachbarte Stäbchen von Licht getroffen werden. Retinal wird aus dem Vitamin A gewonnen.
Die Stäbchen passen sich auch der verfügbaren Helligkeit an, sprich sie verändern ihre Empfindlichkeit. Bei Dunkelheit werden sie empfindlicher als im hellen Tageslicht. Dies nennt man Adaption und dauert bis zu einer halben Stunde. Bei völliger Dunkelheit könnte man das Licht einer Taschenlampe in 1000 km Entfernung sehen.

Die Signale dieser Rezeptoren werden von ca. 2 Millionen Schaltzellen verarbeitet und dann an 1 Millionen Nervenzellen weitergegeben. Diese werden zum Sehnerv gebündelt und leiten die aufgenommene Information über den Sehnerv an das Gehirn weiter. Der Sehnerv verlässt das Auge im Blinden Fleck.
Im äußeren Bereich des Auges teilen sich auch bis zu 150 eine Schaltzelle. Das bedeutet, dass wir im dort auch nur schwarz-weiß und mit einer geringen Auflösung sehen können. Diese geringere Auflösung führt aber dazu, dass Änderungen in diesem Bereich besser wahrgenommen werden, weil viel mehr Stäbchen eine Schaltzelle mit Reizen versorgen. Sprich, wenn sich etwas im Außenbereich unseres Sehfeldes bewegt bemerken wir das ziemlich schnell und drehen fast automatisch den Kopf hin.
Zum Beispiel tut man sich schwer, wenn der Fernseher an ist, nicht hinzusehen. Da sich da etwas bewegt, muss man immer wieder reflexartig hinschauen.
Umso weiter man sich dann dem Zentrum des Sichtfeldes nähert, desto weniger Stäbchen teilen sich eine Schaltzelle und desto dichter stehen die Zapfen.

KreisHermann-Gitter
links: Kreis; rechts: Hermann-Gitter

Wenn man diesen Kreis betrachtet, fällt auf, dass das Grau in der weißen Hälfte deutlich dunkler wirkt als in der schwarzen. Das liegt daran, dass angeregte Rezeptoren eine dämpfende Wirkung auf die Rezeptoren in Ihrer Nachbarschaft haben. Dadurch werden im Auge Kontraste verstärkt.
Oder versuchen Sie doch mal die schwarzen Punkte im rechten Bild zu zählen ... auch hier wirkt sich die Hemmung aus

Ähnliche Effekte gibt es auch in Farbe. Dazu erst ca. 30 Sekunden auf das Kreuz in der Roten Fläche links starren. Danach auf die weißen Fläche daneben. Jetzt sieht man, wenn man entspannt auf, oder noch besser durch die weiße Fläche schaut, die Komplementärfarbe zu Rot.

Warum man überhaupt eine Farbe sieht und nicht reines Weiß, wird von manchen einer Ermüdung im Auge zugeschrieben. Sprich, durch das Starren auf das rote Feld werden die L-Zapfen müde und empfangen im ersten Moment beim Blick auf Weiß, Rot nicht mit der gleichen Intensität wie die anderen, erholten Zapfen Blau und Grün.
Eine andere Erklärung ist der automatische Weißabgleich im Auge (das Auge kann bei jedem Licht Weiß als Weiß erkennen) oder das Gehirn, dass immer eine bestimmt Farbe mit ihrer Komplementärfarbe verbindet. Aber dazu später mehr.

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Experiment zu Komplementärfarbe
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Schärfe

Richtig scharf sehen kann der Mensch nur Sachen, die im Zentrum seines Blickfeldes liegen, deswegen müssen auch beim Lesen die Augen mitwandern. Einfaches Experiment: Schauen sie auf den Rand Ihres Monitors und versuchen sie ohne die Augen zu bewegen diesen Text hier zu lesen. Das geht schlecht bis gar nicht.
Dies liegt daran, dass im Zentrum des Auges mehr Schaltzellen sind als im Außenbereich. Sprich im Zentrum kann das gesehene besser aufgelöst werden, als wie im Außenbereich. Der Bereich in dem scharf und detaillierter gesehen wird beträgt ca. 45°. Alles was außerhalb dieser 45° liegt, wird zwar wahrgenommen, aber trägt weniger zum momentanen Sinneseindruck bei.

Das Auflösungsvermögen des Auges in diesem Bereich liegt bei ca. 1/60 Grad, d.h. in 30 cm Entfernung kann das Auge Punkte von ca. 0,1 mm Größe erkennen und unterscheiden.
Dies ist auch der Bereich auf den das Auge fokussiert, also scharf stellt, indem es die Dicke und damit die Brennweite der Linse verändert. Solange kein Sehfehler (z.B. Kurz- oder Weitsichtigkeit) vorliegt, funktioniert das in einem weiten Bereich von mehreren Zentimetern bis ins Unendliche.

Warum sieht man aber nun scharf oder unscharf? Am einfachsten lässt sich das wohl an dem schon bekannten Pfeil erklären.
Wie das Auge scharf sieht
Bild 1 und 2: scharf;
Bild 3: unscharf
In der obersten Abbildung sind Entfernung des Pfeils zum Auge und die Brennweite der Linse auf einander abgestimmt. Der eine Punkt an der Spitze reizt genau eine Sehzelle und damit eine Schaltzelle (Es wird davon ausgegangen, dass sich der Pfeil im Zentrum des Blickfeldes befindet). Der Pfeil wird scharf gesehen.
Im zweiten Bild ist der Pfeil etwas näher zum Auge hin verschoben, die Brennweite der Linse bleibt dabei konstant. Der oberste und der unterste relevante Strahl der Pfeilspitze erregen immer noch genau eine Sehzelle. Der Pfeil wird immer noch scharf gesehen.
Im untersten Bild ist der Pfeil noch näher an der Linse, die immer noch die gleiche Brennweite hat. Jetzt werden aber vom Licht der Pfeilspitze zwei Zellen angeregt, der Pfeil wird unscharf.

Fazit: Ein Objekt wird nur dann scharf gesehen, wenn jeder Punkt dieses Objektes nur eine Sehzelle bzw. nur eine Schaltzelle anregt.

Wie aus der Lichtinformation ein Bild entsteht, wird im folgenden Kapitel erklärt: Das Sehzentrum.




Fotografie auf www.puchner.org | Kontakt | letzte Änderung: 2005-11-16 | nach oben