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Behebung von Fehlsichtigkeit - Referat
1. Das Auge in der Physik
Das menschliche Auge kann in der Physik mit Hilfe von einfachen Körpern dargestellt werden. In der Physik kann man das Auge mit einer Blende, die eine Pupille darstellen soll, einer Sammellinse, die eine Augenlinse darstellen soll und einem Schirm, der die Netzhaut sein soll. Damit lässt sich z.B. ein Sehvorgang nachstellen und gut erklären.
Bild 1. Nachgestelltes Auge mit Hilfe von Körpern
Bild 2. Sehvorgang
Unsere Augenlinse bricht einfallendes Licht nach dem Brechungsgesetz. Sie ist und funktioniert wie eine Sammellinse und bündelt das Licht. Bei einem normalsichtigen Auge liegt der Brennpunkt immer exakt auf der Netzhaut, sodass ein scharfes Bild entsteht.
2. Zerstreuungs-/Sammellinse
Bei beiden Linsen wird häufig auch von Sphärischen Linsen gesprochen, da es sich bei beiden um einen optischen Schliff mit sanften Flächen in Brillengläsern oder Kontaktlinsen handelt. Man unterscheidet in konkav und konvex gewölbte Linsen. Sie werden für vieles genutzt, z.B. für Lupen, Fernrohre, Objektive für Kameras, Mikroskopen, Brillen oder Kontaktlinsen. Zerstreuungs-und Sammellinsen können in drei Formen vorkommen:
Sammellinsen
Bikonvex: beidseitig nach außen gewölbt; Plankonvex: eine Seite nach außen gewölbt; Konkavkonvex: eine Seite nach leicht innen, die andere stark nach außen gewölbt
Zerstreuungslinsen
Bikonkav: beidseitig nach innen gewölbt; Plankonkav: eine Seite nach innen gewölbt; Konvexkonkav: eine Seite stark nach innen, die andere leicht nach außen gewölbt
Der Namensteil am Ende der jeweiligen Bi, Plan, Konkav oder Konvex Linse gibt an, welche Grundeigenschaft die Linse trägt. Konkavkonvexe und Konvexkonkave Linsen (auch Menisken genannt) sind die Sammel- oder Zerstreuungslinsen, die am meisten für Brillen genutzt werden.
Sammellinsen bündeln Lichtstrahlen und fokussieren sie an dem sogenannten Brennpunkt. Zerstreuungslinsen machen das Gegenteil, sie zerstreuen die Lichtstrahlen.
3. Kurzsichtigkeit
Bei der Kurzsichtigkeit, auch Myopie genannt, handelt es sich um eine Fehlsichtigkeit in der Menschen mit dieser Fehlsichtigkeit nur Dinge scharf sehen die in der nahen Umgebung liegen. Bei jedem Betroffenen kann es jedoch zu anderen Ergebnissen kommen, die einen haben sehr große Schwierigkeiten, die anderen nur minimale, die ihr Sehverhalten jedoch in verschiedenen Situationen behindern kann. Beispielsweise das Lesen von Schildern beim Autofahren.
Bild 1. Normales Auge
Bild 2. Kurzsichtiges Auge
Die Kurzsichtigkeit tritt bei Menschen auf, bei denen sich die Lichtstrahlen im Auge vor der Netzhaut bündeln und nicht auf der Netzhaut, wenn sie etwas in der Ferne betrachten, das hat zur Folge das sich ein unscharfes Bild auf der Netzhaut ergibt. Der Grund dafür ist, dass die Achsenlänge des Augapfels gegenüber der Brechkraft der Linse unseres Auges zu lang ist.
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3.1 Wie behebt man die Kurzsichtigkeit ?
Um den Sehfehler der Kurzsichtigkeit zu beheben gibt es drei verschiedene Lösungen, um ein wieder gutes Sehverhalten zu ermöglichen. Die Korrektur mit Hilfe einer Brille, Kontaktlinse oder einem operativen Verfahren. Ein Operationsverfahren ist meist aber nur sinnvoll, wenn es dem Fehlsichtigen das Tragen von Brillen oder Kontaktlinsen aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist. Daher wird sich in folgenden Texten nur über die Korrektur mit Kontaktlinsen oder Brillen beschäftigt.
Wie in vorherigen Texten der Kurzsichtigkeit erwähnt wurde, ist die Augenachse bei Kurzsichtigen zu lang und das Bild was entstehen soll, wenn in die Ferne geschaut wird, entsteht unscharf auf der Netzhaut, weil sich die Lichtstrahlen vor der Netzhaut bündeln. Aus diesem Grund wird für die Linsen der Brille eine Zerstreuungslinse (Konkave Linse) benötigt die das ins Auge fallende Licht zerstreut, damit die Augenlinse diese exakt auf die Netzhaut fokussieren kann und nicht vor der Netzhaut. Dabei erreicht man das der Fehlsichtige mit Korrektur ein scharfes Bild sehen kann.
Bild 1. Kurzsichtiges Auge mit Korrektur
Die Stärke der Brillengläser, also der Zerstreuungslinsen (Konkave Linsen), wird vom Optiker ermessen und mit der Einheit Dioptrie (Maßeinheit für die Brechkraft/dpt) mit vorgestellten Minus angegeben.
Bei Kontaktlinsen basiert es auf dem selben Prinzip. Kontaktlinsen gegen die Kurzsichtigkeit sind am Rand dicker als in der Mitte, um wie ein Brillenglas zur Korrektur der Kurzsichtigkeit funktionieren.
4. Weitsichtigkeit
Bei der Weitsichtigkeit, auch Hyperopie genannt, handelt es sich, wie bei der Kurzsichtigkeit (Myopie), um eine Fehlsichtigkeit. Betroffene sehen nur Dinge scharf die ein wenig weiter in der Umgebung liegen. Auch hier ist es bei jedem Betroffenen anders, wie sehr er von der Weitsichtigkeit betroffen ist. Problem der Betroffenen ist die Arbeit im Nahen, wie zum Beispiel die Arbeit am Bildschirm im Büro oder anderweitiges, bei längeren Beschäftigungen in der Naharbeit kann es bei Betroffenen zu Ermüden der Augen, Kopfschmerzen oder Schwindel führen.
Bild 1. Normales Auge
Bild 2. Weitsichtiges Auge
Die Weitsichtigkeit tritt bei Menschen auf, bei denen sich die Lichtstrahlen, die ins Auge fallen, erst hinter der Netzhaut bündeln und nicht auf der Netzhaut, das hat ähnlich wie bei der Kurzsichtigkeit zur Folge, das sich ein unscharfes Bild auf der Netzhaut ergibt, doch Betroffene der Weitsichtigkeit haben dieses Problem, wenn sie etwas im nahen betrachten und nicht in der Ferne, wie Betroffene der Kurzsichtigkeit.
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4.1 Wie behebt man die Weitsichtigkeit ?
Um den Sehfehler der Weitsichtigkeit zu beheben gibt es dieselben drei Lösungsmöglichkeiten, wie bei der Kurzsichtigkeit. Die Korrektur mit Hilfe von Brillen, Kontaktlinsen oder einem Operativen Verfahren. In folgenden Texten geht es ausschließlich um die Korrektur mit Brillen oder Kontaktlinsen.
Bei der Weitsichtigkeit ist, wie wir bereits erfahren haben, die Augenachse zu kurz und das Licht was sich auf der Netzhaut bündeln sollte fällt hinter die Netzhaut – Ein unscharfes Bild entsteht. Um diesen Fehler zu korrigieren wird eine Sammellinse (Konvex Linse) benötigt, um das ins Auge fallende Licht schon ein wenig zu bündeln und die Brennweite somit verkürzt werden kann. Dabei erreicht man, dass das Licht auf der Netzhaut gebündelt wird und ein scharfes Bild sehen kann.
Bild 1. Weitsichtiges Auge mit Korrektur
Die Stärke der Brillengläser, also der Sammellinsen (Konvex Linsen), wird vom Optiker ermessen und mit der Einheit Dioptrie (Maßeinheit für die Brechkraft/dpt) mit vorgestellten Plus angegeben.
Bei Kontaktlinsen basiert es auf dem selben Prinzip. Kontaktlinsen gegen die Weitsichtigkeit werden zum Rand hin dünner, um wie ein Brillenglas zur Korrektur der Weitsichtigkeit zu funktionieren.
5. Alterssichtigkeit
Bei der Alterssichtigkeit, auch Presbyopie genannt, handelt es sich um eine weitere Fehlsichtigkeit, die bei Menschen ca. ab den 45. Lebensjahr mit noch guter Fernsicht auftreten kann. Betroffene werden in ihrer Sicht eingeschränkt. Betroffene Menschen können dann schlechter in die nahe Umgebung sehen, daher wird häufig auch von der Altersweitsichtigkeit geredet. Die Ursache für dieses Problem liegt bei der Akkommodation des Auges (dynamische Anpassung der Linse im Auge), denn die Linse verhärtet sich und verliert an Elastizität im Alter eines Menschen , nicht wie bei der Kurz- und Weitsichtigkeit die Größe der Augenachse die Ursache darstellt. Dies hat zur Folge das dann im nahen ein unscharfes Bild auf der Netzhaut entsteht. Die Beschwerden nehmen dann meist bei Betroffenen im Laufe des Tages zu und es können Kopfschmerzen auftreten.
Bild 1. Funktion von Ziliarmuskel und der Zonulafasern
Bei der Alterssichtigkeit lassen diese Funktionen (Bild 1) etwas nach und die Linse kann so also nicht mehr richtig für die jeweilige Entfernung des Gegenstandes scharf gestellt werden, doch das Hauptproblem ist das sich die Linse an Elastizität verloren hat. So entsteht kein scharfes Bild auf der Netzhaut.
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5.1 Wie behebt man die Alterssichtigkeit ?
Um den Sehfehler der Alterssichtigkeit zu korrigieren sind dieselben Lösungsmöglichkeiten, wie bei der Kurz- und Weitsichtigkeit, möglich. Da es sich bei der Alterssichtigkeit, um die selben Probleme wie bei der Weitsichtigkeit handelt, werden Sammellinsen (Konvex Linsen) zur Korrektur der Alterssichtigkeit genutzt.
Bei der Alterssichtigkeit handelt es sich nicht, wie bei der Kurz- und Weitsichtigkeit, um eine Krankheit sondern um eine physiologische (natürliche) Alterserscheinung.
Bild 1. Mögliche Sicht eines Betroffenen
Die Stärke der Lesebrillengläser, also der Sammellinsen (Konvex Linsen), wird vom Optiker ermessen und mit der Einheit Dioptrie (Maßeinheit für die Brechkraft/dpt) mit vorgestellten Plus angegeben. Bei Menschen die schon von der Kurzsichtigkeit betroffen sind, wird mit einer sogenannten Gleitsichtbrille nachgeholfen. Diese dient zur Korrektur beider Fehlsichtigkeiten, im unteren Teil des Glases für die Nähe und im oberen Teil für die Weite. Dieser Übergang ist ohne Kante zusehen, geht also stufenlos über.
Kontaktlinsen können nach Vermessung, geprüfter Eignung der Augen und regelmäßiger Kontrolltermine beim Optiker, wie bei der Kurz- und Weitsichtigkeit, über lange Zeit getragen werden.
6. Mein eigenes Fazit
Unser Auge lässt sich in der Physik z.B. mit einer Lichtquelle, einer Sammellinse und einem Schirm darstellen. Wenn man mithilfe der Lichtquelle Licht auf diese Sammellinse fallen lässt und sich hinter der Sammellinse der Schirm befindet, doch weiter weg, sodass das Licht nicht auf dem Schirm gebündelt wird, könnte man dies mit einem Kurzsichtigen Auge vergleichen. Um das Licht jetzt exakt auf dem Schirm bündeln zu lassen, könnte man diesen Versuch mithilfe einer Zerstreuungslinse vor der Sammellinse korrigieren und so die Brennweite verlängern und das Licht exakt auf dem Schirm bündeln lassen. Denn ähnlich funktioniert eine Brille zur Korrektur der Kurzsichtigkeit.
Ich bin positiv überrascht, wie man Fehlsichtigkeit mit Hilfe von einfachen Mitteln in der Physik nachstellen und beheben kann. Dieser Entschluss das sich Biologie und Physik in manchen Themen sehr nah sind war der Grund, wieso ich das Thema „Behebung von Fehlsichtigkeit” gewählt habe. In der Ausarbeitung für diese Hausarbeit ist mir immer mehr Bewusst geworden, wie einfach sich manche Dinge in der Biologie mit der Anwendung von physikalischen Gesetzen und Rechnungen erklären lassen.
7. Quellen
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/sehfehler-und-sehhilfen
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/sammellinsen
https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/zerstreuungslinsen
http://www.leifiphysik.de/optik/optische-linsen
http://cms.augeninfo.de/hauptmenu/augenheilkunde/fehlsichtigkeit/kurzsichtigkeit-myopie.html
http://cms.augeninfo.de/hauptmenu/augenheilkunde/fehlsichtigkeit/weitsichtigkeit-hyperopie.html
http://cms.augeninfo.de/hauptmenu/augenheilkunde/fehlsichtigkeit/alterssichtigkeit-presbyopie.html
http://cms.augeninfo.de/hauptmenu/augenheilkunde/fehlsichtigkeit.html
Kommentare zum Referat Behebung von Fehlsichtigkeit:
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