11.04.2021 transkription
05.03.2021 Ökologie

Informationen und Materialien zum Fach Biologie in allen Schulformen und für alle Schulstufen


Aufgaben zum Auge - Lösungshinweise

Aufgabe 1

Natürliches menschliches Sehfeld Sehfeld einer Digitalkamera:
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)