Wie funktioniert eine Brille?

Mehr als ein Drittel der Deutschen tragen dauerhaft eine Brille mit Sehstärke. Sie korrigieren damit eine Fehlsichtigkeit. Ohne Brille würden sie in bestimmten Sehdistanzen nicht scharf sehen können. Aber wie funktioniert eigentlich eine Brille?

Um das zu verstehen, muss man sich drei wesentliche Dinge bewusst machen:

Brille
Brille

Wie funktioniert Sehen?

Der Prozess des Sehens läuft - grob vereinfacht - so ab: Die Gegenstände unserer Umgebung reflektieren Lichtstrahlen. Ein Teil dieser Strahlen dringt durch die Pupille ins Augeninnere. Dort befindet sich auf der Netzhaut (sog. Retina) Millionen von Photorezeptoren. Diese sind in der Lage, Lichtinformation in Nervenimpulse umzuwandeln. Über den Sehnerv gelangt diese Information in das Gehirn. Dort wird das "Bild des Auges" mit der visuellen Erinnerung in Einklang gebracht. Das ist "unser visuelles Bild der Welt".

Warum kann man "scharf sehen"?

In der Mitte der Netzhaut, genau auf der der Pupille gegenüberliegenden Seite befindet sich eine spezielle Region der Netzhaut: die Makula (auch Gelber Fleck genannt). In der Makula sind die Photorezeptoren besonders dicht gedrängt. Die höchste Konzentration findet sich in einer zentralen Kuhle, die Fovea genannt wird. Das Auflösungsvermögen ist dort besonders groß. Die Makula und speziell die Fovea kann also besonders detail-reiche Bilder liefern.

Aufbau des Auges
Aufbau des Auges (Mehr dazu)

Je mehr Bildinformationen auf der Makula abgebildet wird, um so größer das "scharfe Bild". Dafür werden die Lichtstrahlen vom sog. dioptrischen Apparat des Auges gebündelt und fokussiert. Dazu gehören besonders die Hornhaut (Cornea) und die Augenlinse. Die gewölbte Hornhaut ist dabei relativ stabil und verändert ihre Brechkraft nicht. Anders die Augenlinse: sie ist elastisch verformbar. Mithilfe des Ziliarmuskels auf der Augeninnenseite wird der Augeninnendruck so reguliert, dass die Augenlinse eher kugelförmig oder eher flach ist. Damit ändert sich das Brechungsverhalten. Man nennt diesen Vorgang Akkommodation.

Zusammengefasst: die Lichtstrahlung wird von Hornhaut und Augenlinse gebündelt und fällt auf die Makula. Dort entsteht ein scharfes Bild.

Fehlsichtigkeit durch Brechungsfehler

Damit das Bild exakt punktförmig auf der Makula abgebildet wird, muss die Brechkraft des Auges optimal sein. Aber das ist häufig nicht der Fall.

Bei Kurzsichtigkeit ist der Augapfel im Verhältnis zur Brechkraft von Hornhaut und Augenlinse zu lang. Das fokussierte Bild wird dadurch vor der Makula abgebildet und zerstreut sich dann wieder.

Kurzsichtigkeit
Ursache einer Kurzsichtigkeit: verlängerter Augapfel

Bei Weitsichtigkeit ist es genau umgekehrt: der Augapfel ist im Verhältnis zur Brechkraft des Auges zu kurz. Der Brennpunkt des Bildes befindet sich hinter der Netzhaut. Die Information, die auf die Netzhaut fällt, ist "zerstreut" und kann nur einen unscharfen Eindruck vermitteln.

Weitsichtigkeit
Ursache einer Weitsichtigkeit

Bei Astigmatismus (Ursache meist Hornhautverkrümmung) ist die Wölbung der Hornhaut nicht gleichmäßig, sondern "eingedellt". Das Bild wird daher in einer Richtung verzerrt und fällt stabförmig auf die Netzhaut. Man nennt den Astigmatismus daher auch Stabsichtigkeit.

Die vierte weit verbreitete Fehlsichtigkeit ist die Alterssichtigkeit. Auch wenn die Auswirkung ähnlich ist wie bei der Weitsichtigkeit, so ist die Ursache ein gänzlich andere. Wie beschrieben ist die Augenlinse elastisch, damit sie sich an unterschiedliche Sehdistanzen anpassen kann (Nahsicht und Fernsicht). Aber im Laufe des Alterns verfestigt sich die Augenlinse langsam. Ab etwa 35 Jahren macht sich das beim Lesen störend bemerkbar. Das Auge verliert sehr langsam die Möglichkeit, in der Nahdistanz auf scharf zu stellen.

All diese weit verbreiteten Fehlsichtigkeiten sind Brechungsfehler bzw. Abbildungsfehler, die auf einer nicht optimalen Brechkraft des Auges basieren.

Mit einer Brille kann man diese Brechungsfehler korrigieren, so dass die Lichtstrahlen wieder exakt punktförmig auf die Makula fallen.

Das Prinzip der Brechkraft einer Linse

Eine sehr praktische Eigenschaft von Licht ist, dass es seine Richtung ändert, wenn es schräg durch feste, durchsichtige Körper fällt. Man kann zum Beispiel leicht beobachten, das ein Wassertropfen eine lupenartige Vergrößerung erzeugt.

Diesen Effekt kann man sich mithilfe sogenannter Linsen zunutze machen. Eine Linse ist ein durchsichtiger Körper, der mindestens eine gewölbte Oberfläche hat (nach außen gewölbt nennt man konvex, nach innen gewölbt: konkav). Eine bi-konvexe Linse wird auch Sammellinse genannt, weil sie parallele Lichtstrahlung so bricht, dass es sich in einem Punkt bündelt (sog. Brennpunkt oder Fokus). Je nachdem, wie stark die Wölbung ist, verändert sich die Entfernung des Brennpunktes - diese Distanz nennt man Brennweite.

Linse (Optik)
Linse (Optik): Brennweite und Brennpunkt

Linsen sind in unserer Gesellschaft, insbesondere für Wissenschaft und Forschung, nicht wegzudenken. Lupen, Ferngläser, Mikroskope, Teleskope, Kameras und vieles mehr basieren auf Linsen. Und eben auch Brillen ...

So funktioniert eine Brille!

Das Brillenglas ist eine Linse, die die "unpassende" Brechkraft des Auges ausgleicht.

Brille Funktionsweise
Funktionsweise einer Brille

Wie stark die Wölbung des Glases sein muss bzw. wie stark die Brechkraft des Brillenglases sein muss, wird nach einem Sehtest (Optiker oder Augenarzt) in den Brillenpass eingetragen. Auf dieser Grundlage kann ein Optikermeister das entsprechend optimale Brillenglas herstellen.

Das Brillengestell ist dabei im Prinzip völlig nebensächlich. Entscheidend für gutes Sehen ist, dass das Glas optimal vor dem Auge sitzt. Man kann auch sagen: das Brillenglas ist für gutes Sehen, das Gestell für gutes Aussehen.

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