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Elektromagnetische (EM) Strahlung ist der informationsreichste Sinneskanal: Sie deckt 20 Größenordnungen der Frequenz ab, von Radiowellen (f 10 Hz) bis hin zu Gammastrahlen (f 10² Hz). Biologische Augen greifen hauptsächlich auf den sichtbaren Bereich (380780 nm) zu, obwohl viele Arten UV-Licht (Insekten, Vögel), nahes Infrarot (Grubenschlangen) oder thermisches Infrarot (einige Fische, Vampire) wahrnehmen.

Die Photonenenergie E = hf bestimmt, welche Photonen photochemische Reaktionen in Photorezeptoren auslösen können: Im menschlichen Auge absorbieren Opsine Photonen im Sichtbaren (E 2,53,5 eV). Ein UV-Photon hat zu viel Energie (Zellschädigung); Ein thermisches Infrarotphoton (E << 0,1 eV) reicht nicht aus, um die Photochemikalien der visuellen Photorezeptoren zu aktivieren, weshalb wir Wärme nicht direkt sehen.

Das Gesetz von Planck und Wien erklärt das Spektrum der Sonne (T 5778 K, _max 500 nm) und des menschlichen Körpers (T 310 K, _max 9,5 m): Das Auge entwickelte sich empfindlich gegenüber dem Sonnenhöchststand; Grubenschlangen und Infrarotdrohnen fangen Strahlung vom menschlichen Körper ein. Das atmosphärische Fenster bei 814 m fällt mit dem Emissionsmaximum warmblütiger Tiere zusammen.

Das Lambert-Beersche Gesetz I = I·exp(-_a·x) regelt die Absorption von Licht in Geweben, Wasser und Atmosphären. Im Wasser ist _a im Blaugrün minimal ( 480 nm), was erklärt, warum die Unterwassersicht von Fischen blauverschoben ist. Der menschliche Augapfel hat einen sehr hohen _a-Wert für UV-Strahlung (Netzhautschutz) und einen niedrigen _a-Wert für sichtbares Licht.

Die Fraunhofer-Beugung bestimmt die Auflösung jedes Auges: Die Pupille mit dem Durchmesser D fungiert als kreisförmige Blende und erzeugt das Airy-Muster auf der Netzhaut. Airys Scheibe hat einen Radius von 1,22/D: Bei D = 3 mm und = 550 nm beträgt das Winkelminimum 2×10 rad, was mit dem Abstand der Fovealkegel zusammenfällt (25 m mit Fokus bei 17 mm). Dies ist ein Beweis dafür, dass das Auge an der Beugungsgrenze arbeitet.

>Modell

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Beschreibung

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