DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Klare Sicht - Technik für den Durchblick

Klare Sicht - Technik für den Durchblick

Kennt ihr noch den Ausdruck „Brillenschlange“? Glücklicherweise sind solche Hänseleien „Schnee von gestern“. Heute sind Brillen ein modisches Accessoire. Zwangsläufig – denn fast jeder zweite Deutsche ist kurz- oder weitsichtig.

Nur durch das perfekte Zusammenspiel von Hornhaut, Linse, Netzhaut, Glaskörper, Sehnerven und schließlich dem Gehirn sind wir in der Lage, ein Bild zu sehen und zu erkennen. Auf der Netzhaut des Auges liegt der so genannte Brennpunkt, auch "gelber Fleck" oder Fovea centralis genannt. Bei einem gesunden Auge werden die Lichtstrahlen durch die Linse genau dort hingelenkt und man sieht alles scharf.

Frage (Klassen 7-11)

Setzt die folgenden Begriffe an der passenden Stelle in den Lückentext ein.

Zerstreuungslinse, Sammellinse, umgekehrt, lang, vor, hinter, positiv, negativ, verkleinert

Durch den dioptrischen Apparat, welcher aus Hornhaut, Kammerwasser, Linse und Glaskörper besteht, werden die Lichtstrahlen eines Objektes gesammelt. Das Objekt wird auf der Netzhaut

 

Lösung:

umgekehrt

und

Lösung:

verkleinert

abgebildet. Bei der Weitsichtigkeit ist der Augapfel zu kurz und das Bild wird erst

Lösung:

hinter

der Netzhaut scharf abgebildet. Dieser Sehfehler kann durch Brillen mit

Lösung:

Sammellinsen

ausgeglichen werden. Bei der Kurzsichtigkeit dagegen ist der Augapfel zu lang und das scharfe Bild wird

Lösung:

vor

der Netzhaut abgebildet. Brillen mit

Lösung:

Zerstreuungslinsen

können diesen Sehfehler korrigieren. Die Brechkraft von Linsen wird in Dioptrien gemessen. Sammellinsen haben

Lösung:

positive

und Zerstreuungslinsen

Dioptrien.

Lösung:

negative

Zusatzfrage (Klassenstufe 8-11)

Blick ins Auge

Die Untersuchung mit der Spaltlampe gehört zu den Routine-Untersuchungen beim Augenarzt. Sie wurde 1910 von dem schwedischen Arzt und Nobelpreisträger Allvar Gullstrand erfunden. Bei der Untersuchlung leuchtet der Arzt das Auge mit Hilfe eines spaltförmig gebündelten Lichtstrahls hell aus und betrachtet es dabei durch ein Vergrößerungsglas. So können Verletzungen und Entzündungen, aber auch ernstere Erkrankungen wie Tumore und der im Alter häufig auftretende Graue Star oder der Grüne Star diagnostiziert werden.

Wähle drei Bereiche des Auges, die mit der Spaltlampe untersucht werden können:

Hornhaut (Kornea)
Tränenkanal
Netzhaut (Retina)
Lederhaut
Linse
Austrittsstelle des Sehnerves (Sehnervenkopf)
hintere Augenkammer

Lösung:

Richtig sind:
Hornhaut, Netzhaut, Linse und Austrittsstelle des Sehnerves (Sehnervenkopf)
(Es mussten nur drei von den vier möglichen richtigen Antworten genannt werden.)

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Der Grüne Star, auch Glaukom genannt, ist eine der häufigsten Erkrankungen, die den Sehnerv betreffen. Beim Grünen Star wird der Sehnerv durch einen zu hohen Augeninnendruck geschädigt, was ohne Behandlung in langandauernden, schweren Fällen zum Erblinden führen kann. Wird der erhöhte Augendruck rechtzeitig erkannt, lässt sich der Grüne Star mithilfe von Augentropfen, einer OP oder mit einem Stent behandeln.

Der normale Augeninnendruck des Erwachsenen beträgt zwischen 10 und 21 mmHg. Diese Maßeinheit wird in der Medizin noch häufig für den Druck von Körperflüssigkeiten verwendet. In der Physik allgemein ist man inzwischen auf eine andere Einheit ‚umgestiegen‘, die auch im SI-Standard definiert ist. Welche Einheit ist das?

 

Lösung:

Die Einheit heißt Pascal
1 Pa ist 1 N/m2

Wie groß wäre ein Augeninnendruck von 15 mmHg in dieser Einheit?

 

Lösung:

1 mmHg (oder 1 Torr) sind 133 Pa,
15 mmHg demnach 1995 Pa oder 1,995 kPa

Zusatzfrage (Klassenstufe 10-11)

Einige Augenkrankheiten hängen direkt mit dem Älterwerden zusammen. Am bekanntesten ist der Graue Star. Ohne Behandlung kann er zum völligen Verlust des Augenlichtes führen. Schon im Mittelalter reisten sogenannte „Starstecher“ von Ort zu Ort und stachen auf den Marktplätzen den Grauen Star. In aller Öffentlichkeit, ohne Betäubung und unter miserablen hygienischen Bedingungen wurde mit einem speziellen Messer die Linse des Auges in das Auge hineingedrückt. Oftmals kam es nach dem Eingriff zu schmerzhaften Augenentzündungen, die nicht selten zum völligen Erblinden oder gar zum Tod des Patienten führten.
Dank medizintechnologischer Entwicklung kann der Graue Star heute durch einen operativen Eingriff beseitigt werden. Dabei wird die natürliche Linse des Auges durch eine künstliche ausgetauscht.

Welche beiden Aussagen zum Grauen Star sind richtig?

A - Wird auch Katarakt genannt
B - Typisch ist die Erhöhung des Augeninnendrucks
C - Tritt nur bei alten Menschen auf
D - Es kommt zu einer Trübung der Linse. Diese Trübung kann im fortgeschrittenen Fall mit bloßem Auge erkannt werden.
E - Ist nach den gleichnamigen Vogel benannt

Lösung:

Antwort A und D sind richtig.

Welche beiden Faktoren können den Grauen Star verursachen?

A - Arbeiten am PC
B - Vegetarische Ernährung
C - Rauchen und ausgeprägter Alkoholkonsum
D - Röteln während der Schwangerschaft

Lösung:

Antwort C und D sind richtig

Bei einer Grauen-Star-Operation hat man die Wahl zwischen verschiedenen Linsenarten. Welche beiden Aussagen treffen zu?

A - Es gibt Monofokallinsen, torische Linsen, Multifokallinsen und Pardinallinsen.
B - Monofokallinsen haben nur einen Brennpunkt.
C - Nach dem Einsetzen von Kunstlinsen ändert sich die Altersweitsichtigkeit nicht mehr.
D - Multifokallinsen haben nur einen Brennpunkt.
E - Es müssen in regelmäßigen Abstanden neue Linsen eingesetzt werden, um die Altersweitsichtigkeit auszugleichen.

Lösung:

Antwort B und C sind richtig

Zusatzfrage (Klassenstufe 11)

Einige Untersuchungen können nur vorgenommen werden, wenn die Pupillen erweitert sind. Hierzu wird dem Patienten vor der Untersuchung ein Medikament in das Auge getropft. Durch das Mittel kommt es zu einer vorübergehend Lähmung des Augenmuskels. Zum Einsatz kommen dabei Augentropfen, die Atropin-artige Wirkung haben.
Atropin verdankt seinen Namen der griechischen Göttin Atropos. Sie gehört zu den drei Schicksalsgöttinnen und ist diejenige, die den Lebensfaden durchschneidet.
In der Renaissance galten unter europäischen Frauen große Pupillen als schön, der sogenannte „feurige Blick“. Deshalb träufelten sich die Damen einen Extrakt in die Augen, welcher aus einer Pflanze, die (S)-Hyoscyamin enthält, gewonnen wurde. Dadurch kam es zu einer Pupillenerweiterung, die einen bis zu mehreren Tagen anhalten konnte. Ein Nachteil daran war: die Damen sahen die Herren nicht mehr scharf. Aber vielleicht war das auch nicht immer ein Nachteil…Ein häufiger oder übermäßiger Gebrauch hatte allerdings nicht selten Nebenwirkungen, denn Hyoscyamin ist ein starkes Gift und kann im schlimmsten Fall zum Tode führen.

Aus welcher Pflanze wurde das Extrakt gewonnen?

Lösung:

Schwarze Tollkirsche (Atropa belladonna)
Die Herkunft des Artepithetons belladonna ist nicht ganz geklärt. Oft wird es mit dem italienischen Begriff belladonna für „Schöne Frau“ assoziiert.
Atropin ist ein Racemat.

Wobei handelt es sich bei einem Racemat?

Lösung:

Ein Racemat besteht aus zwei chemischen Stoffen, deren Moleküle wie Bild und Spiegelbild aufgebaut sind. Der chemische Aufbau dieser Moleküle ist also gleich, sie unterscheiden sich nur in der räumlichen Anordnung. Atropin besteht aus Teilen der zwei spiegelbildlichen Isomeren S- und R-Hyoscyamin.

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