Physik · P1 · Akustik
Auge und Ohr
Sehen und Hören funktionieren nach demselben Plan: Ein Sender schickt etwas aus, es läuft durch den Raum, und ein Empfänger nimmt es auf. Beim Sehen ist das Licht, beim Hören der Schall. Hier verfolgst du beide Wege bis ins Auge und ins Ohr.
So gehst du vor
- 1Teil 1: Schalte Lampe und Lautsprecher ein und aus und pumpe die Luft ab. Wann siehst du, wann hörst du etwas?
- 2Teil 2: Stelle den Abstand der Kerze ein. Schalte „Linse stellt scharf“ aus und wieder ein und vergleiche das Bild auf der Netzhaut.
- 3Teil 3: Gehe den Weg des Schalls Station für Station durch. Ändere dann die Tonhöhe.
- 4Bearbeite die Aufträge.
Teil 1: Sender und Empfänger
Du siehst das Buch: Licht läuft von der Lampe zum Buch und von dort ins Auge.
Du hörst den Ton: Die Luft leitet den Schall zum Ohr.
Entfernung eines Gewitters
1 000 mVom Blitz zu dir braucht das Licht 3,3 Millionstel Sekunden, der Donner 2,9 s. Der Schall läuft in Luft etwa 343 Meter in der Sekunde.
Teil 2: Wie das Bild auf die Netzhaut kommt
Abstand der Kerze
Umgebung
Bild auf der Netzhaut
Höhe des Bildes: 3,3 mm
Pupille: 4 mm
Das Bild ist scharf.
Hornhaut und Linse brechen das Licht gemeinsam, in der Zeichnung geschieht das vereinfacht an einer Stelle. Das Bild steht auf dem Kopf wie bei der Lochkamera. Das Gehirn lernt von klein auf, damit umzugehen: Wir sehen die Welt aufrecht.
Teil 3: Der Weg des Schalls im Ohr
Station
Die Ohrmuschel fängt den Schall auf. Im Gehörgang läuft er als Druckschwankung der Luft bis zum Trommelfell.
Tonhöhe
1,0 kHzDie Schnecke, ausgerollt (35 mm lang)
Jede Tonhöhe bringt eine andere Stelle am stärksten zum Schwingen (orange). So erkennt das Gehirn am Ort der gereizten Sinneszellen, wie hoch ein Ton ist.
Auge und Ohr im Vergleich
| Auge | Ohr | |
|---|---|---|
| Reiz | Licht | Schall |
| Sender | Lampe, Sonne oder ein beleuchteter Körper | Schwingender Körper, zum Beispiel Lautsprecher oder Stimmbänder |
| Weg | Geradlinig, auch durch leeren Raum | Nur durch Stoffe, zum Beispiel Luft |
| Aufnahme | Hornhaut und Linse bilden ab | Trommelfell und Gehörknöchelchen übertragen |
| Sinneszellen | Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut | Haarsinneszellen in der Schnecke |
| Weiterleitung | Sehnerv zum Gehirn | Hörnerv zum Gehirn |
| Bereich | Wellenlängen von etwa 380 nm bis 780 nm | Frequenzen von etwa 20 Hz bis 20 kHz |
Aufträge
- Früher dachten manche, aus dem Auge kämen Sehstrahlen. Wie zeigt Teil 1, dass das nicht stimmt?
- Das Buch leuchtet nicht selbst. Warum kannst du es trotzdem sehen?
- Pumpe die Luft ab. Was bleibt, was verschwindet? Warum hört man im Weltall keine Explosion, sieht sie aber?
- Ein Blitz, und erst 6 s später der Donner: Wie weit ist das Gewitter weg? Prüfe mit dem Regler.
- Stelle die Kerze auf 25 cm und schalte „Linse stellt scharf“ aus. Wo treffen sich die Strahlen jetzt? Schalte wieder ein: Was ändert sich an der Linse?
- Vergleiche Auge und Lochkamera. Was entspricht dem Loch, was dem Schirm? Was kann das Auge, was die Lochkamera nicht kann?
- Stelle bei ausgeschaltetem Scharfstellen und 25 cm die Umgebung auf „hell“ und auf „dunkel“. Wann ist das Bild schärfer? Warum kneifen Kurzsichtige ohne Brille oft die Augen zusammen?
- Nenne die Stationen des Schalls vom Sender bis zum Gehirn. Wo wird aus Schwingung ein elektrisches Signal?
- Wo schwingt die Schnecke bei einem hohen Ton, wo bei einem tiefen? Bei älteren Menschen sterben zuerst die Sinneszellen am Anfang der Schnecke. Was hören sie schlechter?