Das menschliche Auge ist ein Sinnesorgan, das durch Reaktion auf Licht das Sehen ermöglicht. Die Hornhaut und die kristalline Linse sind beide wichtig für das Auge, um Licht zu fokussieren.
Das Auge fokussiert das Licht ähnlich wie mit einer Lupe, um die Sonnenstrahlen auf ein Stück Papier zu konzentrieren. Der Abstand von der Vergrößerungslinse zum Blatt Papier ist die Brennweite.
Für das Auge wird Licht von entfernten Objekten auf die Netzhaut im Augenhintergrund fokussiert.,
Das Auge ist ungefähr so groß wie ein Tischtennisball, daher muss die Brennweite etwa 2,5 cm betragen.
Die Hornhaut macht den größten Teil der Fokussierung
Etwa 70% der Lichtbiegung findet statt, wenn sie in die Hornhaut und die wässrige Flüssigkeit eintritt.
Diese Biegung ist aufgrund der Kurve der Hornhaut sowie der Änderung des Brechungsindex möglich, wenn sich Licht von der Luft in die Hornhaut und dann in die wässrige Flüssigkeit zwischen Hornhaut und Iris bewegt. Luft hat einen Brechungsindex von 1,00 und die wässrige Flüssigkeit hinter der Hornhaut hat einen Brechungsindex von 1,33.,
Wenn die Änderung des Brechungsindex nicht so groß wäre, würde sich das Licht nicht so stark biegen.
Dies macht sich bemerkbar, wenn Sie versuchen, etwas zu betrachten, wenn Sie unter Wasser sind. Dinge erscheinen unscharf, weil die Hornhaut entworfen ist, um mit Licht zu arbeiten, das eher aus der Luft als aus Wasser in sie eindringt. Durch das Tragen einer Schwimmbrille unter Wasser kann die Luftschicht vorhanden sein.
Die kristalline Linse und die Akkommodation
Hinter der wässrigen Flüssigkeit befindet sich das zweite Linsensystem. Es besteht aus einer konvexen Linse, die weich und biegsam ist., Der Ziliarmuskel ist ein kreisförmiger Muskelring, der den ganzen Weg um die Linse befestigt. Dieser Ziliarmuskel kann die Form der kristallinen Linse verändern, indem er sie an den Rändern dehnt. Es wird durch Zoneln (Bandfasern, die fest oder locker sein können) an der Linse befestigt.
Wenn Sie ein nahes Objekt betrachten, muss die Linse an der zentralen Oberfläche abgerundeter werden, um die Lichtstrahlen zu fokussieren. Diese Fähigkeit, den Fokus für Nahaufnahmen zu ändern, wird als Unterkunft bezeichnet.,
Zwei völlig entgegengesetzte Theorien für die Unterbringung
Es gibt zwei Haupttheorien dafür, wie die Linse ihre Form ändert.
- Helmholtz-Theorie-1855 vorgeschlagen. Wenn sich der Ziliarmuskel zusammenzieht, wird die gesamte zonuläre Spannung reduziert. Dadurch kann die zentrale Linsenoberflächenlinse runder werden (erhöht ihre Fokussierleistung). Wenn sich der Ziliarmuskel entspannt, wird die gesamte zonuläre Spannung erhöht, wodurch sich die Linse abflacht (Abnahme der optischen Leistung).
- Schachar-Mechanismus-1992 vorgeschlagen., Wenn sich der Ziliarmuskel zusammenzieht, ist die äquatoriale zonuläre Spannung erhöht. Dadurch wird die zentrale Linsenfläche steiler gerundet (erhöht die zentrale optische Leistung). Wenn sich der Ziliarmuskel entspannt, wird die äquatoriale Zonularspannung reduziert, wodurch die zentrale Linsenoberfläche abgeflacht wird (Abnahme der optischen Leistung).
Der Schachar-Mechanismus kann mit einem Mylar-Ballon (einem glänzenden silbernen flachen Ballon, der häufig mit Helium verwendet wird) demonstriert werden., Wenn Sie Ihr reflektiertes Bild auf der flachen Seite des Ballons betrachten, werden Sie feststellen, dass es kleiner wird, wenn Sie die Kanten des Ballons nach außen ziehen. Dies liegt daran, dass die Mitte des Ballons konvexer wird.
Akkommodationsverlust
Mit zunehmendem Alter nimmt die Fähigkeit des Ziliarmuskels ab, die Form der kristallinen Linse zu verändern. Für die meisten Menschen nimmt ihre Fähigkeit, sich auf Nahaufnahmen zu konzentrieren, ab, die Fernsicht bleibt jedoch unberührt. Dies wird als Presbyopie bezeichnet und ist ein Grund dafür, dass ältere Menschen häufig eine Lesebrille benötigen.,
Nach der Helmholtz-Theorie wird die Linse mit zunehmendem Alter härter. Dies bedeutet, dass der Ziliarmuskel die Form der Linse nicht mehr ausreichend verändern kann.
Nach der Schachar-Theorie verliert die Linse mit zunehmendem Alter nichts von ihrer Flexibilität. Vielmehr wird ein Verlust der Akkommodation verursacht, weil die Linse mit zunehmendem Alter leicht wächst. Diese Zunahme der Größe bedeutet, dass der Abstand zwischen der Linse und dem Ziliarmuskel abnimmt, was bedeutet, dass der Ziliarmuskel nicht in der Lage ist, die gleiche Spannung an den Rändern der Linse bereitzustellen.,
Natur der Wissenschaft
Wenn ein alternativer Vorschlag vorgeschlagen wird, wie etwas funktioniert, gibt es oft einen langen Prozess der Diskussion und des Experimentierens, bevor die neue Idee entweder ignoriert oder akzeptiert wird. Da Dr. Schachar beispielsweise einen alternativen Mechanismus vorschlug, wie die Ziliarmuskeln die Form der Linse verändern, gab es viele Argumente und Gegenargumente. Nach fast 20 Jahren ist die Debatte noch in vollem Gange.
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Nützliche Links
Erfahren Sie hier mehr über den Schacharmechanismus, wie die Ziliarmuskeln und Zonularfasern die Form der Linse verändern.
Dieser Artikel enthält einige großartige Animationen zur Funktionsweise des Auges.