Betzold Image Formation within the Eye User manual

© Arnulf Betzold GmbH
Experimentier-Set Optik
„Bildentstehung im Auge“ Nr./Art. 89947
Science Kit “Image Formation within the Eye” Nr./Art. 89947
Kit « Expériences d’optique » « Formation de l’image sur la rétine » Nr./Art. 89947

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WICHTIG – Vor Gebrauch sorgfältig lesen. Für spätere Verwendung aufbewahren.
Anwendungsbereich und bestimmungsgemäße Verwendung
Geeignet für Kinder ab 6 Jahren.
Halten Sie sich an die unten angegebenen Verfahren zur Reinigung des Experimentier-Sets.
Die Einzelteile des Experimentier-Sets dürfen keiner Feuchtigkeit ausgesetzt werden.
Materialien und Maße
Maße Linsen: Höhe: 7,5 cm, Breite zwischen: 0,5 und 3,2 cm; LED-Strahler (H x B x T): 2,8 x 10,8 x 7 cm
Material Linsen: Acryl, LED-Strahler: ABS
Warnhinweise für sicheren und korrekten Gebrauch
Das Experimentier-Set ist kein Spielzeug!
Das Experimentier-Set ist ausschließlich für die Verwendung in Unterrichtssituationen oder ähnlichen Gegebenheiten
geeignet.
Das Experimentier-Set darf von Kindern ausschließlich unter Aufsicht von Erwachsenen verwendet werden.
Verwenden Sie das Experimentier-Set nicht, wenn Allergien gegen eines der Materialien oder deren Inhaltsstoffe bestehen.
Achtung! Schauen Sie niemals über eine längere Zeit in die Lichtquelle. Dies kann die Sehkraft beeinträchtigen und
schädigen.
Achtung! Vergewissern Sie sich, dass die LED-Strahler nicht in der Nähe von offenem Feuer oder starken Hitzequellen, z.B.
elektrischen Heizstrahlen, Gasöfen usw., aufgestellt sind.
Achtung! Lupeneffekt – nicht direkt in die Sonne sehen!
Überprüfen Sie vor jeder Benutzung, ob die Einzelteile in einwandfreiem Zustand sind. Verwenden Sie sie nicht, wenn
Beschädigungen sichtbar sind. Dies kann zu Verletzungen führen!
Verwenden Sie ausschließlich Batterien eines Typs (AAA Micro LR03) miteinander. Batterien sind im Set nicht enthalten.
Verwenden Sie alte und neue Batterien nicht zusammen.
Wenn normale Batterien leer sind, versuchen Sie keinesfalls diese aufzuladen, sondern tauschen Sie sie gegen neue aus.
Lassen Sie alte Batterien nicht über eine längere Zeit in dem Batteriehalter eingelegt.
Achten Sie beim Einsetzen der Batterien auf die Abbildung, wie Plus- und Minuspol der Batterie liegen müssen!
Setzen Sie die Batterien weder Feuer noch hohen Temperaturen aus!
Aufbewahrung und Lagerung
Bewahren Sie das Experimentier-Set außerhalb der Reichweite von Kleinkindern auf.
Lagern Sie das Experimentier-Set trocken und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt. Das Material kann ansonsten
porös werden.
Anleitung für die Reinigung des Experimentier-Sets
Wischen Sie die Einzelteile ausschließlich mit einem nassen Tuch oder Schwamm ab. Verwenden Sie keine alkoholhaltigen
Reinigungsmittel. Diese können die Oberäche beschädigen. Lassen Sie die einzelnen Komponenten vor dem nächsten
Gebrauch vollständig trocknen.

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Hinweise zur Entsorgung von Batterien
Altbatterien dürfen nicht in den Hausmüll. Verbraucher sind gesetzlich verpichtet, Batterien zu einer geeigneten Sammelstelle
zu bringen. Sie können sie aber auch überall dort abgeben, wo Batterien verkauft werden. Altbatterien enthalten wertvolle
Rohstoffe, die wiederverwertet werden.
Die Mülltonne bedeutet: Batterien und Akkus dürfen nicht in den Hausmüll
Elektro-Altgeräte dürfen nicht in den Hausmüll!
Sollte das Gerät einmal nicht mehr benutzt werden können, so ist jeder Verbraucher gesetzlich verpflichtet, Elektro-Altgeräte
getrennt vom Hausmüll, z. B. bei einer Sammelstelle seiner Gemeinde/Stadt, abzugeben. Damit wird gewährleistet, dass die
Altgeräte fachgerecht verwertet werden. Deswegen sind Elektrogeräte mit folgendem Symbol gekennzeichnet:
Hinweise zur Entsorgung
Bitte entsorgen Sie die Verpackungsmaterialien nach dem Auspacken sofort umweltgerecht. Folien stellen eine Erstickungs-
gefahr für Babys und Kleinkinder dar. Entsorgen Sie das ausgediente Experimentier-Set bitte über den Sperrmüll.
Garantie
Sie erhalten über die gesetzliche Gewährleistungsfrist hinaus (und ohne, dass diese eingeschränkt wird) 2 Jahre volle Garantie.
Das heißt, Sie müssen nicht nachweisen, dass defekte Ware schon beim Kauf schadhaft war. Im Garantiefall wenden Sie sich
bitte an den Händler, bei dem Sie das Produkt erworben haben.
D
Arnulf Betzold GmbH
Ferdinand-Porsche-Str. 6
73479 Ellwangen
Telefon: +49 7961 - 9000 - 0
Telefax: +49 7961 - 9000 - 50
E-Mail: [email protected]
www.betzold.de
AT
Arnulf Betzold GmbH
Seebühel 1
6233 Kramsach/Tirol
Telefon: +43 5337 - 644 - 50
Telefax: +43 5337 - 644 - 59
E-Mail: [email protected]
www.betzold.at
CH
Betzold Lernmedien GmbH
Winkelriedstrasse 82
8203 Schaffhausen
Telefon: +41 52 - 64480 - 90
Telefax: +41 52 - 64480 - 95
E-Mail: [email protected]
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Inhaltsverzeichnis
1. Kurzsichtigkeit (Myopie) / Weitsichtigkeit (Hyperopie) ...........................................................................................S. 4
2. Einstieg zum Thema Brille .....................................................................................................................................S. 7
3. Exkurs optische Linsen ..........................................................................................................................................S. 7
4. Wissenswertes zum Thema Brille...........................................................................................................................S. 7
5. Experimentieren mit den LED-Strahlern, Linsen und Arbeitsunterlagen................................................................ ab S. 8
5. 1 Experiment „Sammel- oder Zerstreuungslinse?“..................................................................................S. 8
5. 2 Experiment „Versuche zu Lichtbrechung“............................................................................................ S. 8
5. 3 Experiment „Fehlsichtigkeit 1“..............................................................................................................S. 8
5. 4 Experiment „Fehlsichtigkeit 2“..............................................................................................................S. 8
5. 5 Experiment „Akkommodation“..............................................................................................................S. 9
5. 6 Experiment „Abbildung auf der Netzhaut“............................................................................................S. 9
6. Lösungen................................................................................................................................................................ab S. 9
zu Experiment 5.1...................................................................................................................................... S. 9
zu Experiment 5.2...................................................................................................................................... S. 10
zu Experiment 5.3...................................................................................................................................... S. 10
zu Experiment 5.4...................................................................................................................................... S. 10
zu Experiment 5.5...................................................................................................................................... S. 11
zu Experiment 5.6...................................................................................................................................... S. 11
7. Lückentexte............................................................................................................................................................ ab S. 11
8. Kopiervorlagen....................................................................................................................................................... ab S. 13
Inhalt des Experimentier-Sets:
7 optische Linsen 1 LED-Strahler 4 Arbeitsunterlagen 1 Handreichung
1. Was ist Kurzsichtigkeit (Myopie), was ist Weitsichtigkeit (Hyperopie)?
Damit ein Gegenstand scharf gesehen werden kann, muss er exakt auf der Netzhaut abgebildet werden. Der Brennpunkt
parallel einfallender Strahlen muss also genau auf der Netzhaut liegen.
Abbildung 1: Gesundes Auge mit Brennpunkt auf der Netzhaut
Kurzsichtigkeit ist eine Fehlsichtigkeit, bei der das Verhältnis zwischen Brechkraft und Länge des Augapfels nicht stimmt.
Entweder ist der Augapfel zu lang (Achsenmyopie) oder die Brechkraft zu stark (Brechungsmyopie). Der Brennpunkt parallel
einfallender Strahlen liegt somit vor der Netzhaut. Kurzsichtige Personen können Gegenstände in der Nähe gut sehen, weiter
Entferntes wird jedoch unscharf.
Liegt eine Kurzsichtigkeit vor, ist der Brennpunkt nach vorne verschoben, entweder weil der Längsdurchmesser des Auges zu
groß (häug) oder die Brechkraft des optischen Apparats zu stark ist (eher selten). Dies hat zur Folge, dass Gegenstände, die
in der Ferne liegen, nicht scharf abgebildet werden können. Näher liegende Gegenstände dagegen schon. Auch Punkte, die
so nah am Auge liegen, dass ein Normalsichtiger sie nicht mehr scharf abbilden kann, können von Kurzsichtigen gut gesehen
werden.
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Abbildung 2: Kurzsichtiges Auge. Der Augapfel ist zu lang, der Brennpunkt liegt vor der Netzhaut.
Bei der Weitsichtigkeit ist der Augapfel im Verhältnis zur Brechkraft zu kurz (Achsenhyperopie) oder die Brechkraft im
Verhältnis zum Augapfel zu schwach (Brechungshyperopie). Weitsichtige sehen in die Ferne gut, in die Nähe unscharf.
Bei Weitsichtigkeit bendet sich der Brennpunkt hinter der Netzhaut. Mithilfe der Linse ist das Auge in der Lage, die Scharfein-
stellung in einem gewissen Bereich zwischen Nah und Fern zu verändern (Akkommodation). Diese Eigenschaft ist im
Kindesalter am besten ausgeprägt und nimmt im zunehmenden Alter aufgrund eines Elastizitätsverlustes der Linse ab. Es
kommt dann zum Phänomen der sogenannten Altersweitsichtigkeit (Presbyopie).
Abbildung 3: Weitsichtiges Auge. Der Augapfel ist zu kurz, der Brennpunkt liegt hinter der Netzhaut.
Um zu vermitteln, warum ein Mensch fehlsichtig ist, muss man erklären, wie das Auge Gegenstände in geringer und weiter
Entfernung scharf abbildet:
Die Augenlinse ist ein mit durchsichtiger Flüssigkeit gefüllter, elastischer Körper. Mithilfe eines Ringmuskels (Ziliarmuskel) wird
die Form der Linse – und somit der Brennpunkt einfallender Lichtstrahlen – verändert. So stellt sich das Auge auf das Sehen in
Nähe oder Ferne ein.
In entspanntem Zustand hat der Ziliarmuskel einen großen Durchmesser, dehnt sich aber nicht der Länge nach aus. Die an ihm
hängenden Bänder (Ziliar- oder Linsenbänder), an deren anderem Ende die Linse aufgehängt ist, sind gestrafft. Die Linse ist
eher ach. Man kann so in der Entfernung scharf sehen (Fernakkommodation).
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Abbildung 4: Fernakkommodation mit entspanntem Ziliarmuskel
Wird der Ziliarmuskel angespannt, nimmt sein Durchmesser ab, er dehnt sich in die Länge. Dabei erschlaffen die Ziliarbänder.
Die Augenlinse kann sich kugelförmiger ausdehnen, sie wölbt sich also stärker. So sieht man Dinge in der Nähe scharf
(Nahakkommodation).
Abbildung 5: Nahakkommodation mit angespanntem Ziliarmuskel
Übrigens kann ein kurzsichtiger Mensch (im Gegensatz zur Weitsichtigkeit) mithilfe der Akkommodation seine Kurzsichtigkeit
nicht ausgleichen, da der Ziliarmuskel nicht weiter entspannt werden kann, als er schon ist. Kurzsichtige versuchen durch
Blinzeln eine Verkleinerung der Zerstreuungskreise auf der Netzhaut zu erreichen. Damit verbessert sich die Bildschärfe
(stenopäisches Sehen).
Der folgende Text ist unter 7.1 auch als Lückentext vorhanden:
Kurzsichtigkeit/Weitsichtigkeit
Ist der Augapfel zu lang geformt oder die Brechkraft des optischen Apparats zu stark, ist man kurzsichtig. Der Brennpunkt ist
nach vorne verschoben und liegt vor der Netzhaut. Kurzsichtige Menschen sehen in der Nähe gut, in die Ferne schlecht.
Ist der Augapfel zu kurz geformt oder die Brechkraft des optischen Apparats zu schwach, ist man weitsichtig. Der Brennpunkt ist
nach hinten verschoben und liegt hinter der Netzhaut. Weitsichtige Menschen sehen in die Ferne gut, in der Nähe schlecht.
Beim Blick in die Ferne ist der Ziliarmuskel entspannt und die Augenlinse acher.
Beim Betrachten von Gegenständen in der Nähe wird der Ziliarmuskel angespannt, die Augenlinse wölbt sich und wird
kugelförmiger.
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse

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2. Einstieg zum Thema Brille
Beinahe 2/3 der Menschen in Deutschland sind mittlerweile Brillenträger. Nahezu jeder Rentner besitzt zumindest eine
Lesebrille. Manche Menschen benötigen ihre Brille ständig, manche nur gelegentlich.
Überlegen Sie gemeinsam mit Ihren Schülern, wer in der Familie oder im Freundeskreis eine Brille trägt. Wie viele Schüler der
Klasse haben selbst eine Brille und warum?
Durch nachfolgende Experimente lernen Ihre Schüler optische Linsen kennen. Sie können herausnden, wie eine Brille
funktioniert und vor allem wie sie beschaffen sein muss. Wichtig dabei ist, zuvor das Thema Fehlsichtigkeit (Kurz- und
Weitsichtigkeit) behandelt zu haben.
3. Exkurs optische Linsen (der folgende Text ist unter 7.2 auch als Lückentext ohne „Menisken“ vorhanden)
Was ist überhaupt eine optische Linse?
Der Begriff „optische Linse“ stammt aus der Physik. Man versteht darunter einen transparenten Gegenstand, der aufgrund
seiner besonderen Form die Eigenschaft besitzt, Licht zu brechen.
Es gibt verschiedene Linsentypen: die Sammellinsen und die Zerstreuungslinsen.
Sammellinsen
Sammellinsen haben nach außen gewölbte Formen. Sie werden auch Konvexlinsen genannt. Wenn nun parallele Lichtstrahlen
auf diese Linse fallen, werden sie gebündelt. Die Lichtstrahlen durchlaufen dann einen gemeinsamen Sammelpunkt, den soge-
nannten Brennpunkt. Sind beide Seiten der Linse nach außen gekrümmt, spricht man von einer bikonvexen Linse. Ist eine Seite
der Linse ohne Krümmung, also plan, handelt es sich um eine plankonvexe Linse.
Zerstreuungslinsen
Zerstreuungslinsen haben nach innen gewölbte Formen. Sie werden auch Konkavlinsen genannt. Treffen parallele
Lichtstrahlen auf diese Linse, werden sie gestreut. Sind beide Seiten der Linse nach innen gekrümmt, spricht man von einer
bikonkaven Linse. Ist eine Seite der Linse ohne Krümmung, also plan, handelt es sich um eine plankonkave Linse.
Menisken
Menisken sind Linsen mit einer konkaven und einer konvexen Seite. Je nachdem, welche Seite stärker gekrümmt ist, handelt
es sich um eine Sammel- oder Zerstreuungslinse. Dieser Linsentyp wird aber bei den Experimenten und im Lückentext nicht
behandelt.
4. Wissenswertes zum Thema Brille (der folgende Text ist unter Nr. 7.3 auch als Lückentext vorhanden)
Genau genommen sind Brillengläser optische Linsen aus Glas oder Kunststoff, die sich in einem Brillengestell benden. Ihre
optische Wirkung, sprich der Brechwert eines Brillenglases, wird in der Einheit Dioptrie (dpt) angegeben. Es gibt verschiedene
Formen von Brillengläsern. Bei weitsichtigen Augen benötigt man konvex geformte Gläser, sogenannte Sammellinsen. Diese
Art von Brillengläsern ermöglicht eine stärkere Brechung des Lichts bzw. Bündelung der Lichtstrahlen. Man spricht hier auch
von einem positiven Brechwert oder von Plusgläsern. Der Optiker gibt die Stärke dieser Brillengläser mit einem „+“-Zeichen vor
der Stärkeangabe in Dioptrien (dpt) an. Beim weitsichtigen Auge ist die Brechkraft zu schwach. Der Brennpunkt liegt hinter der
Netzhaut. Durch eine Brille mit Plusgläsern kann der Brennpunkt nach vorne auf die Netzhaut verschoben werden.
Konkav geformte Brillengläser hingegen gehören zu den Zerstreuungslinsen und haben, wie der Name schon sagt, eine
zerstreuende Wirkung. Sie werden auch Minusgläser genannt, da sie einen negativen Brechwert besitzen. Der Optiker gibt die
Stärke dieser Brillengläser mit einem „-“-Zeichen vor der Stärkeangabe in dpt an. Beim kurzsichtigen Auge ist die Brechkraft
zu groß. Der Brennpunkt liegt vor der Netzhaut. Durch eine Brille mit Minusgläsern kann der Brennpunkt nach hinten auf die
Netzhaut verschoben werden.
Bei den sogenannten Bifokalgläsern werden Plus- und Minusgläser miteinander in einem Brillenglas kombiniert. Meistens ist ein
kleineres Plusglas-Feld in einem Minus-Brillenglas eingearbeitet. Wenn die Übergänge nicht sichtbar sind, spricht man von einer
Gleitsichtbrille.

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5. Experimentieren mit den LED-Strahlern, Linsen und Arbeitsunterlagen
Unter Punkt 5 und 6 werden verschiedene Experimente und Lösungen angeboten. Bitte beachten Sie die Warnhinweise und die
bestimmungsgemäße Verwendung der LED-Strahler auf der ersten Seite. Beim Experimentieren sollten Sie den Klassenraum
etwas abdunkeln, damit die Lichtstrahlen und Brennpunkte gut zu sehen sind.
5.1 Experiment „Sammel- oder Zerstreuungslinse?“
(Verwende Arbeitsunterlage 1, LED-Strahler und optische Linsen Nr. 1 - 7)
Schalte die LED-Strahler an und lege sie auf die vorgesehene gestrichelte Markierung der Arbeitsunterlage
1. Teste nacheinander jede einzelne Linse, indem du sie in das vorgesehene Linsenfeld legst. Was kannst du beobachten?
2. Sortiere anschließend die optischen Linsen in 2 Gruppen. Welche Gemeinsamkeiten haben die Linsen einer Gruppe?
3. Ordne den Linsen folgende Begriffe zu: Sammellinse (Konvexlinse), Zerstreuungslinse (Konkavlinse).
5.2 Experiment „Versuche zu Lichtbrechung“
(Verwende Arbeitsunterlage 1, LED-Strahler und optische Linsen Nr. 1 - 7)
Experimentiere mit den LED-Strahlern und den Linsen, indem du verschiedene Linsen hintereinander anordnest.
Was beobachtest du?
5.3 Experiment „Fehlsichtigkeit 1“
(Verwende Arbeitsunterlage 2, LED-Strahler und optische Linsen Nr. 1 - 7.)
Schalte die LED-Strahler an und lege sie auf die vorgesehene gestrichelte Markierung der Arbeitsunterlage 2. Lege die
optische Linse Nr. 2 als Augenlinse in das vorgesehene Feld. Beantworte folgende Fragen:
1. Um welche Linsenart handelt es sich bei der Augenlinse?
2. Wo liegt der Brennpunkt?
3. Liegt ein Sehfehler vor? Wenn ja, welcher?
4. Welche optische Linsenart benötigst du, um den Brennpunkt auf die
Netzhaut zu verschieben? Lege eine Linse deiner Wahl in das Linsenfeld.
5. Was beobachtest du?
Teste weitere Linsen.
6. Wäre hier eine Brille sinnvoll? Wie müssten die Brillengläser geformt sein?
5.4 Experiment „Fehlsichtigkeit 2“
(Verwende Arbeitsunterlage 3, LED-Strahler und optische Linsen Nr. 1 - 7.)
Schalte die LED-Strahler an und lege sie auf die vorgesehene gestrichelte Markierung der Arbeitsunterlage 3. Lege die
optische Linse Nr. 2 als Augenlinse in das vorgesehene Feld. Beantworte folgende Fragen:
1. Um welche Linsenart handelt es sich bei der Augenlinse?
2. Wo liegt der Brennpunkt?
3. Liegt ein Sehfehler vor? Wenn ja, welcher?
4. Welche optische Linsenart benötigst du, um den Brennpunkt auf die Netzhaut zu verschieben?
Lege eine Linse deiner Wahl in das Linsenfeld.
5. Was beobachtest du?
Teste weitere Linsen.
6. Wäre hier eine Brille sinnvoll? Wie müssten die Brillengläser geformt sein?
Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7

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5.5 Experiment „Akkommodation“
(Verwende Arbeitsunterlage 4, LED-Strahler und optische Linsen Nr. 1 und Nr. 2)
Schalte den LED-Strahler auf 3x Weißlicht und lege ihn auf die vorgesehene gestrichelte Markierung der Arbeitsunterlage 4.
Lege die optische Linse Nr. 1 als Augenlinse in das vorgesehene Feld (durchgezogene Markierung).
Beantworte folgende Fragen:
1. Wo bendet sich der Brennpunkt?
2. Wie müsste sich die Augenlinse verändern, damit der Brennpunkt auf die Netzhaut verschoben wird? Tausche nun Linse Nr. 1
mit Linse Nr. 2 (gestrichelte Markierung) aus. Überprüfe deine Antwort.
5.6 Experiment „Projektion eines Bildes auf der Netzhaut“
(Verwende Arbeitsunterlage 4, LED-Strahler und optische Linse Nr. 2)
Schalte den LED-Strahler auf: oben Rotlicht, mitte und unten Weißlicht. Lege den Strahler auf die vorgesehene gestrichelte
Markierung der Arbeitsunterlage 4. Lege die optische Linse Nr. 2 (gestrichelte Markierung) als Augenlinse in das vorgesehene
Feld.
Beantworte folgende Fragen:
1. Wie sind die Lichtstrahlen nach dem Durchlaufen des Brennpunktes angeordnet?
2. Was bedeutet das für die Abbildung der Blume auf der Netzhaut?
6. Lösungen zu den Experimenten
Lösung zu Experiment 5.1 „Sammel- oder Zerstreuungslinse?“
1. Manche Linsen streuen das Licht, manche bündeln es.
2. Man kann die Linsen in 2 Gruppen einteilen: In Linsen, die das Licht zerstreuen, sogenannte Zerstreuungslinsen (3 Stück)
und in Linsen, die das Licht bündeln oder sammeln, sogenannte Sammellinsen (4 Stück)
konvexe Linsen/
Sammellinsen
konkave Linsen/
Zerstreuungslinsen
bi-
konvex
bi-
konvex
bi-
konvex
plan-
konvex
bi-
konkav
bi-
konkav
plan-
konkav
Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4 Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7

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Lösung zu Experiment 5.2 „Versuche zu Lichtbrechung“:
Legt man Sammellinsen hintereinander, verstärkt sich die Bündelung, bei Zerstreuungslinsen die Streuung. Legt man Sammel-
und Zerstreuungslinsen hintereinander, wird die Wirkung der einzelnen Linsen bis hin zu parallel durchlaufenden Lichtstrahlen
abgeschwächt.
Lösung zu Experiment 5.3 „Fehlsichtigkeit 1“:
1. Die Augenlinse ist eine auf beiden Seiten nach außen gekrümmte optische Linse. Sie ist eine Sammellinse (bikonvexe Linse).
2. Der Brennpunkt in diesem Beispiel liegt hinter der Netzhaut.
3. Ja, es liegt ein Sehfehler vor. Das abgebildete Auge ist weitsichtig. Es sieht einen Gegenstand in der Nähe verschwommen.
4. Um ein scharfes Bild von diesem Gegenstand zu bekommen, muss der Brennpunkt auf die Netzhaut verschoben werden. Die
Lichtstrahlen müssen also noch stärker gebündelt werden. Dies erreichst du mit einer Sammellinse.
5. Linse Nr. 4 ist die passende Linse. Sie bündelt die Lichtstrahlen so, dass der Brennpunkt auf der Netzhaut liegt.
6. Eine Brille zu tragen wäre sinnvoll. Eine Brille ist nichts anderes als 2 optische Linsen (die Brillengläser) mit einem Rahmen
(das Brillengestell). Im vorliegenden Beispiel bräuchte man Sammellinsen als Brillengläser.
Beachte: Eine Brille kann den Augenfehler zwar ausgleichen, sodass der Brillenträger alles scharf erkennt, ihn aber nicht
korrigieren.
Lösung zu Experiment 5.4 „Fehlsichtigkeit 2“:
1. Die Augenlinse ist eine auf beiden Seiten nach außen gekrümmte optische Linse. Sie ist eine Sammellinse (bikonvexe Linse).
2. Der Brennpunkt in diesem Beispiel liegt vor der Netzhaut.
3. Ja, es liegt ein Sehfehler vor. Das abgebildete Auge ist kurzsichtig. Es sieht einen Gegenstand in der Ferne unscharf.
4. Um ein scharfes Bild von diesem Gegenstand zu bekommen, muss der Brennpunkt auf die Netzhaut verschoben werden.
Die Lichtstrahlen müssen also weniger stark gebündelt werden. Dies erreichst du mit einer Zerstreuungslinse.
5. Linse Nr. 7 ist die passende Linse. Sie zerstreut die Lichtstrahlen so, dass der Brennpunkt auf der Netzhaut liegt.
6. Eine Brille zu tragen wäre sinnvoll. Eine Brille ist nichts anderes als 2 optische Linsen (die Brillengläser) mit einem Rahmen
(das Brillengestell). Im vorliegenden Beispiel bräuchte man Zerstreuungslinsen als Brillengläser.
Beachte: Eine Brille kann den Augenfehler zwar ausgleichen, sodass der Brillenträger alles scharf erkennt, ihn aber nicht
korrigieren.

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Lösung zu Experiment 5.5 „Akkommodation“:
1. Der Brennpunkt liegt vor der Netzhaut.
2. Der Brennpunkt müsste weiter nach hinten verschoben werden, damit er auf der Netzhaut liegt. Die Linse müsste sich also
so verändern, dass die Brechkraft schwächer wird. Sie müsste acher werden. Linse Nr. 2 hat hier die passende Form und
der Brennpunkt liegt auf der Netzhaut.
Lösung zu Experiment 5.6 „Abbildung auf der Netzhaut“:
1. Nach dem Durchlaufen des Brennpunktes bendet sich der rote Lichtstrahl nun unten.
2. Die Blume wird auf der Netzhaut auf dem Kopf abgebildet.
7. Lückentexte:
7.1 Kurzsichtigkeit/Weitsichtigkeit
Ist der Augapfel zu lang geformt oder die Brechkraft des optischen Apparats zu stark, ist man
___________________________. Der Brennpunkt ist nach vorne verschoben und liegt _______________
der Netzhaut. Kurzsichtige Menschen sehen in der Nähe ________________, in die Ferne ____________.
Ist der Augapfel zu kurz geformt oder die Brechkraft des optischen Apparats zu schwach, ist man
________________________. Der Brennpunkt ist nach hinten verschoben und liegt __________________
der Netzhaut. Weitsichtige Menschen sehen in die Ferne _______________, in der Nähe _____________.
Beim Blick in die Ferne ist der Ziliarmuskel ______________________ und die Augenlinse
______________________.
Beim Betrachten von Gegenständen in der Nähe wird der Ziliarmuskel ________________________, die
Augenlinse wölbt sich und wird kugelförmiger.

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7.2 Exkurs Optische Linsen
Was ist überhaupt eine optische Linse?
Der Begriff „optische Linse“ stammt aus der Physik. Man versteht darunter einen transparenten Gegen-
stand, der aufgrund seiner besonderen Form die Eigenschaft besitzt, Licht zu _____________________.
Es gibt verschiedene Linsentypen: die _________________________ und die ______________________.
Sammellinsen
Sammellinsen haben nach _________________ gewölbte Formen. Sie werden auch _______________
genannt. Wenn parallele Lichtstrahlen auf diese Linse fallen, werden sie gebündelt. Die Lichtstrahlen
durchlaufen dann einen gemeinsamen Sammelpunkt, den sogenannten ______________________. Sind
beide Seiten der Linse nach außen gekrümmt, spricht man von einer _______________________. Ist eine
Seite der Linse ohne Krümmung, also plan, handelt es sich um eine ______________________________.
Zerstreuungslinsen
Zerstreuungslinsen haben nach ______________________________ gewölbte Formen. Sie werden auch
___________________ genannt. Treffen parallele Lichtstrahlen auf diese Linse, werden sie gestreut. Sind
beide Seiten der Linse nach innen gekrümmt, spricht man von einer ________________________. Ist eine
Seite der Linse ohne Krümmung, also plan, handelt es sich um eine __________________________.
7. 3. Wissenswertes zum Thema Brille
Genau genommen sind Brillengläser optische ___________________________ aus Glas oder Kunststoff,
die sich in einem Brillengestell benden. Ihre optische Wirkung, sprich der Brechwert eines Brillenglases,
wird in der Einheit ________________________ (dpt) angegeben.
Brillengläser gibt es in verschiedenen Formen. Bei weitsichtigen Augen benötigt man _________________
geformte Gläser, sogenannte Sammellinsen. Diese Art von Brillengläsern ermöglicht eine stärkere
Brechung des Lichts bzw. Bündelung der Lichtstrahlen. Man spricht hier auch von einem positiven
Brechwert oder von Plusgläsern. Der Optiker gibt die Stärke dieser Brillengläser mit einem „+“-Zeichen
vor der Stärkeangabe in dpt an. Beim weitsichtigen Auge ist die Brechkraft zu schwach. Der Brenn-
punkt liegt _____________ der Netzhaut. Durch eine Brille mit Plusgläsern kann der Brennpunkt nach
_______________ auf die Netzhaut verschoben werden.
Konkav geformte Brillengläser hingegen gehören zu den ____________________Linsen und haben, wie
der Name schon sagt, eine zerstreuende Wirkung. Sie werden auch Minusgläser genannt, da sie einen
negativen Brechwert besitzen. Der Optiker gibt die Stärke dieser Brillengläser mit einem „-“-Zeichen vor
der Stärkeangabe in dpt an. Beim ___________________ Auge ist die Brechkraft zu groß. Der Brennpunkt
liegt _________________ der Netzhaut. Durch eine Brille mit Minusgläsern kann der Brennpunkt nach
hinten auf die Netzhaut verschoben werden.
Bei den sogenannten Bifokalgläsern werden Plus- und Minusgläser miteinander in einem Brillenglas kom-
biniert. Meistens ist ein kleineres Plusglas-Feld in einem Minus-Brillenglas eingearbeitet. Wenn die Über-
gänge nicht sichtbar sind, spricht man von einer Gleitsichtbrille.

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8. Kopiervorlage 1
Normalsichtiges Auge
Kurzsichtiges Auge
Weitsichtiges Auge
scharfes Bild
unscharfes
Bild
unscharfes
Bild

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8. Kopiervorlage 2
Kurzsichtiges Auge
Der Brennpunkt liegt vor der
Netzhaut. Das Bild ist
unscharf.
Kurzsichtiges Auge
Mit Korrektur durch eine
Konkavlinse wird das Bild scharf.
Weitsichtiges Auge
Der Brennpunkt liegt hinter
der Netzhaut. Das Bild ist
unscharf.
Weitsichtiges Auge
Mit Korrektur durch eine
Konvexlinse wird das Bild
scharf.

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8. Kopiervorlage 3
Fernakkommodation mit entspanntem Ziliarmuskel:
Nahakkommodation mit angespanntem Ziliarmuskel:
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse
Ziliarmuskel
Ziliarband
Augenlinse

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IMPORTANT – To be read carefully, to be kept for future reference.
Application and proper use
Suitable for children 6 years of age.
Follow the cleaning instructions for the devices as mentioned below.
The devices are not to be exposed to dampness.
Materials and measures
Measures Lenses: Height: 7.5 cm, Width between: 0.5 - 3.2 cm; LED spotlight (H x W x D): 2.8 x 10.8 x 7 cm
Material Lenses: Acrylic, LED spotlight: ABS
Warning notice for a safe and correct method of use:
The devices are not a toy!
The Experimental Kit is to be used exclusively for teaching purposes.
Warning! The devices are not to be used by children, unless supervised by adults.
Do not use the devices in case of existing allergies against one of its materials or their components.
Warning! Do not look into the direct sunlight over a longer period of time. This can affect the eye-sight and cause severe damage.
Warning! Make sure the LED Light Source Devices are not placed near an open re or strong sources of heat, e.g. electric heaters
or gas boilers etc.
Warning! Magnifying effect – do not look directly into the sun!
Before using the kit ensure that all components are in good condition. Do not use the devices if parts are damaged. This may lead
to injuries!
Only use batteries of the same type (AAA Micro LR03). Batteries are not included in the set.
Do not mix old and new batteries.
Normal batteries are not rechargeable! Replace used batteries with new ones.
Do not keep used batteries in the battery holder for a longer period of time
Please take care to match the right polarities.
Do not expose batteries to re or high temperatures!
Storage
Keep the Experimental Kit out of reach of small children.
Store the devices in dry conditions and protected from direct sunlight, to avoid the material becoming porous.
Care and maintenance
Only use a damp cloth or sponge to clean the individual parts of the Experimental Kit. Do not use detergents containing alcohol.
Otherwise the surface may be damaged. The parts must be allowed to dry completely before the next use.
Notes for disposal of batteries
Used batteries are not to be disposed of with household waste. Consumers are legally obligated to return batteries to the appropriate
collecting points. They can also be taken to any place where they are sold. Used batteries contain valuable resources, which can be
recycled.
The sign with the crossed out waste container means, that batteries and rechargeable batteries are not to be disposed of in household
waste.

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Notes for disposal
Please dispose of the packaging a way not harmful to the environment,
immediately after unpacking. Films represent a danger of suffocation for babies and small children. Scrap electric equipment is
not to be put into the rubbish! Once the equipment is no longer in use, all consumers are legally obliged to get rid of the scrap
equipment by taking it for example to a special collecting place, provided by the town/community. This is to ensure the qualied
utilisation of scrap equipment. Therefore electric equipment is marked with the following symbol.
Notes for disposal
Please dispose of all packaging material immediately after unpacking in an environmentally-friendly fashion. Plastic wrappings
represent a danger of suffocation for small children. Please dispose of the used kit according to local ordinance regulations.
Guarantee
Over and above the legal warranty (and without restricting it) you receive 2 years complete guarantee. That means proof of da-
maged or faulty goods at the time of purchase is not necessary. In case of guarantee claims, please contact place of purchase.
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Table of Contents
1. Nearsightedness (Myopia) / Farsightedness (Hyperopa) ...................................................................................... p. 18
2. Introduction on the Subject of Eyeglasses ............................................................................................................ p. 21
3. Excursion Optical Lenses ...................................................................................................................................... p. 21
4. Interesting facts on the topic of eyeglasses............................................................................................................p. 21
5. Experimenting with LED spotlights, lenses and activity cards................................................................................from p. 22
5. 1 Experiment “converging or diverging lens?”.........................................................................................p. 22
5. 2 Experiment “light refraction”.................................................................................................................p. 22
5. 3 Experiment “defective vision I”.............................................................................................................p. 22
5. 4 Experiment “defective vision II”............................................................................................................p. 22
5. 5 Experiment “accommodation”.............................................................................................................. p. 23
5. 6 Experiment “image-formation on the retina”.........................................................................................p. 23
6. Solutions.................................................................................................................................................................from p. 23
to Experiment 5.1....................................................................................................................................... p. 23
to Experiment 5.2....................................................................................................................................... p. 24
to Experiment 5.3....................................................................................................................................... p. 24
to Experiment 5.4....................................................................................................................................... p. 24
to Experiment 5.5....................................................................................................................................... p. 25
to Experiment 5.6....................................................................................................................................... p. 25
7. Fill in the blanks......................................................................................................................................................from p. 25
8. Copy Templates......................................................................................................................................................from p. 27
Contents
7 optical lenses 1 LED spotlight 4 activity cards 1 manual
1. What is nearsightedness (myopia), what is farsightedness (hyperopia) ?
Images must be formed exactly on the retina for an object to be seen clearly. The focal point of parallel incident rays must there-
fore lie precisely on the retina.
Illustration 1: Normal eye with focal point on the retina
Nearsightedness is a visual defect in which the length of the eyeball is not in proportion to the focusing power of the eye. Either
the eyeball is too long or the refractive power is too strong. Incoming light rays focus at a point in front of the retina. Nearsighted
persons are able to see close-up objects well, but have difculty seeing in the distance.
Nearsightedness occurs when the eyeball is too long (common) or the refractive power of the eye’s lens is too strong (rare). The
position of the focal point falls to the front. This means that objects in the distance cannot be focused clearly, whereas nearby
objects can. Even items that are so close to the eye that a person with normal vision cannot focus clearly, can still be seen very
well by a nearsighted person.

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Illustration 2: Myopic eye. The eyeball is too long, the focal point lies in front of the retina.
Farsightedness occurs when an eye is too short in proportion to its focusing power or the refractive power is not strong enough.
People with farsightedness can see distant objects very well, but have difculty focusing on objects that are up close. With
farsightedness, the focal point of the eye is beyond the retina. To a certain degree the lens of the eye is able to help adjust the
focus between near and far. Children have a very exible eye lens, but with increasing age the elasticity of the lens decreases.
Presbyopia is a condition associated with aging in which the eye loses the ability to see clearly at close range.
Illustration 3: Farsighted eye. The eyeball is too short, the point of focus lies beyond the retina.
In order to understand why a person has a vision impairment it needs to be explained how near and far objects are focused by
the eye: The eye lens is an elastic capsule lled with transparent uid. The ciliary muscles change the shape of the lens, and
therefore also the focal point of incoming rays of light. This is how the eye adjusts the ability to see near and far.
When in a relaxed state the ciliary muscle is large in diameter, but does not expand in length.
Fibers (zonular bers) attaching the ciliary muscle to the lens become taut, attening the lens. This enables long range focus
(negative accommodation).

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Illustration 4: negative accommodation, ciliary muscle relaxed
When the ciliary muscle contracts, it expands in length and its diameter is reduced. Thereby the tension on the zonular bers
is released. The lens thickens to a rounder shape and increases its curvature. Nearby objects can be seen clearly (positive
accommodation).
Illustration 4: positive accommodation, ciliary muscle is contracted
By the way, contrary to farsightedness, it is not possible for a nearsighted person to compensate nearsightedness by accommo-
dation. The ciliary muscle cannot relax any more than it already is. Nearsighted people try to minimize the size of distraction on
the retina by blinking. Therefore the image sharpness is improved (stenopaeic vision).
The following text is also available as a ll-in-the-blanks text (see 7.1).
Nearsightedness / Farsightedness
If the eyeball is too long or the refractive power of the eye’s lens is too strong it is called nearsightedness. The position of the
focal point falls to the front and lies before the retina. Nearsighted people can see nearby objects very well, whereas objects in
the distance cannot be focused clearly.
Farsightedness occurs when an eye is too short in proportion to its focusing power or the refractive power is not strong enough.
The focal point of the eye is set back and lies beyond the retina. People with farsightedness can see distant objects very well,
but have difculty focusing on objects that are up close.
The ciliary muscle is relaxed and the lens attens when looking into the distance.
Nearby objects can be seen when the ciliary muscle contracts and the lens thickens to a rounder shape and increases its
curvature.
ciliary muscle
zonular fiber
eye lens
ciliary muscle
zonular fiber
eye lens
ciliary muscle
zonular fiber
eye lens
ciliary muscle
zonular fiber
eye lens