Aufgaben zum Auge - Lösungshinweise
Aufgabe 1
| Natürliches menschliches Sehfeld | Sehfeld einer Digitalkamera: |
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| Horizontal | außen 90°, innen 60°, also 150° | |
| Vertikal | oben 60°, unten 70°, also 130° |
Das Gesichtsfeld des Menschen ist nicht sehr groß. Die Blindzone hinter dem Menschen hat einen Öffnungswinkel von etwa 160 - 180° ohne Blickbewegungen, mit Blickbewegungen 90°. Ein Pferd dagegen hat nur eine Blindzone von ca. 5°, ein Fisch von 40°. Bei geringer Aufmerksamkeit (Müdigkeit) wird das Gesichtsfeld noch enger.
Sich bewegende Gegenstände werden besser gesehen als ruhende Gegenstände. Außerdem wird die Bewegung eines Auto, das sich auf den Verkehrsteilnehmer zubewegt, schlechter wahrgenommen als die Bewegung eines Autos, das an ihm vorbei fährt. Grund ist die geringere Veränderung des Blickwinkels beim sich Nähern des Autos: Das Bild auf der Netzhaut wird nur unwesentlich größer. Deswegen kann man auch beim Autofahren das schnelle sich Nähern eines Autos von hinten im Rückspiegel nur schwer erkennen.
Besonders gefährlich sind Verkehrskreuzungen mit Fußgängerüberweg, an denen Autos nicht nur von links und rechts kommen können, sondern abbiegende Autos auch von links oder rechts hinten kommen. Noch gefährlicher wird es nachts und bei dunkler Kleidung der Fußgänger. Das kann man mit Google-Maps an einer entsprechenden Kreuzung in der Nähe der Schule demonstrieren. Zur besseren Erkennbarkeit durch die Schüler kann man auch in die Street View umschalten, bei der man sich durch Rundumfotos der Kreuzung hindurch bewegen kann.
Aufgabe 2
Die geringste von einem Erwachsenen zu erkennende Distanz zwischen zwei Punkten beträgt 0,2 mm. Das liegt an der Dichte der Zapfen im Gelben Fleck.Aufgabe 3
| Digitalkamera | Auge | |
| Bildpunkte | Bspw. 10,1 Megapixel 4*x*3*x = 10100000 = 7x2 x = Wurzel aus 10100000/12 = 917 4*917 = 3670 Horizontale Pixel 3*917 = 2752 Vertikale Pixel 3670 * 2752 = 10100837 Probe |
1 Million (= Anzahl NZ) |
| Horizontale rechnerische Auflösung | Horizontaler Öffnungswinkel in Bogengrad / 3670 | Durchmesser Augapfel: 22 mm Oberfläche Retina = 4 * pi * r2 / 3 = 1519 / 3 mm2 / 3 = 1519 / 3 mm2 ist ca. 500 mm2 ca. 2000 NZ / mm2 , ca 45 / mm horizontal Kleinster Sehwinkel Horizontale Ausdehnung der Retina: pi * d / 3 mm 3,14 * 22 mm / 3 = 69 mm / 3 = 23 mm 150 ° / 23 mm = 6,5 ° pro mm, also 0,14° pro NZ In Wirklichkeit 0,008° in Gelben Fleck: Lichtsinneszellen hier besonders dicht |
| Lichtempfindlicher Sensor | Rechteckiger flacher Sensor | Retina, Teil einer Halbkugel |
| Effektive Auflösung | Nur mit Testbild ermittelbar Abhängig von Objektiv |
Erhöht durch Verarbeitung der Erregungen im Gehirn, bspw. wird der Kontrast verstärkt |
| Entfernungseinstellung | automatisch | automatisch |
Aufgabe 4
Aufgabe 5
Der Öffnungswinkel für Hell - Blau - Grün - Rot sinkt in dieser Reihenfolge. Wichtig für Mannschaftssportarten, bei denen man aus dem Augenwinkel schnell die Farbe des Trikots erkennen muss.
Simulation
des menschlichen
Gesichtsfeldes (Wikipedia)
Polardiagramm
des
Gesichtsfeldes des linken Auges (Wikipedia)