Wie wir Sehen

Beispiele

Licht fällt durch Fenster im Petersdom.
Alle diese Tiere können mit Schall "sehen".
Ein Delfin kann Beute mit Schall orten. Video: Wegweisende Echos
Blinde können sich anhand des Echos ihres Langstocks orientieren. (Video: Klick Sonar: Mit den Ohren sehen.)
Dieses Tarnkappenflugzeug ist für Radar unsichtbar.
Eine alte Kamera...
...und eine Digitalkamera.
Die Jakobsmuschel hat fast 100 Augen! (Video: Superaugen)
...der Mensch dagegen nur zwei. (interaktiver Augenbaukasten)
Groß und klein ist relativ... (Video: Optische Täuschungen. Was sieht? Auge oder Gehirn?)
...und hell und dunkel auch! (Animation: Adelsons Schachbrett-Täuschung) (Video: Illusion der Woche)
Wir können auch Sachen sehen, die eigentlich gar nicht da sind.
Und wir suchen auch in einem Fleckenmuster nachbekannten Gestalten. (Video: Beau Lotto: wie wir sehen) (in english!)
Hier ist der Koch versteckt!
So können wir das Gesicht erkennen. (Das innere Auge)

Versuch: Kann man Licht sehen?

Material

Ein Laserpointer, zwei Pappröhren, Kreidestaub, Rauch oder besser eine Nebelmaschine

Aufbau

Die Mattscheibe mit der schwarzen Pappe dient dazu den Laser zunächst zu verdecken.
Der Laser ist aus Sicherheitsgründen in ca. 2m Höhe platziert.
Der prinzipielle Aufbau, gezeichnet.

Der Raum wird vollständig abgedunkelt. Ein Laser ist in einer Pappröhre versteckt. Er ist so ausgerichtet, dass sein Licht in eine zweite Pappröhre trifft. (Der Effekt ist am besten sichtbar, wenn das Licht auf die Betrachter:in zukommt. Aus Sicherheitsgründen sollte deswegen der Laserstrahl in ca.2m Höhe den Raum passieren.) Man kann die Pappröhren aber auch weglassen.
Dann hält man ein Blatt Papier zwischen die Pappröhren und
schüttelt einen Lappen mit Kreidestaub über den Röhren aus.

Beobachtung

Noch ist das Deckenlicht an.
Ohne Deckenlicht sieht man den Austrittsort des Lichtes und vereinzelt helle Punkte.
Mit dem Kreidestaub erkennt man eine rote Linie
So kann man das gut ins Heft zeichnen.

Man kann den Laserstrahl zunächst nicht sehen.
Auf Papier erscheint ein kleiner roter Fleck.
Man sieht eine rote Linie, die aus lauter kleinen Punkten besteht.

Ergebnis

Einen Lichtstrahl, der quer durch den Raum läuft, kann man nicht sehen, denn er fällt nicht in unser Auge. Trifft Licht auf den Kreidestaub oder das Papier, so sehen wir die erleuchtete Hand oder den Kreidestaub. Wir sehen einen Gegenstand, indem von ihm aus Licht in unser Auge fällt. Der beleuchtete Gegenstand streut das Licht in alle Richtungen.

Versuch: Licht tritt verschiedene Oberflächen

Material

Aufbau

Der Raum wird vollständig abgedunkelt. Das Publikum darf nicht sehen, dass an der Wand das Papier, der Spiegel und das Tuch hängt.

Dann schaltet man die Taschenlampe an und beleuchtet die drei Gegenstände.

Beobachtung

Das Papier sieht man von allen Stellen des Raumes aus sehr hell. Den Spiegel sieht man fast gar nicht, er erscheint dunkel, nur von einer bestimmten Stelle im Raum aus sieht man die Taschenlampe im Spiegel. Das Tuch erscheint dunkel, egal wo man im Raum steht.
An der Wand sieht man einen hellen, viereckigen Lichtfleck.
Ist die Deckenbeleuchtung wieder an, sieht man im Spiegel einen Teil der Umgebung.

Ergebnis

Um einen Gegenstand zu sehen, muss er von Licht beschienen sein. Wir sehen einen Gegenstand, weil von ihm aus Licht in unser Auge fällt. Streuung: Streut der Gegenstand das Licht in alle Richtungen, so sieht er von allen Stellen des Raumes hell aus. Reflektion: Reflektiert der Gegenstand das Licht, so wird das Licht nur in eine Richtung weitergeleitet und an den meisten Stellen im Raum sieht der Gegenstand dunkel aus. Absorption: Schluckt der Gegenstand das Licht, so sieht er dunkel aus.

Sehen mit den Ohren und den Augen

Tiere und auch geübte blinde Menschen können mit Hilfe des Echos von Klicklauten ihre Umgebung "sehen". Mit Hilfe von Radar kann man Schiffe und Flugzeuge orten. Das Sehen mit den Augen oder mit den Ohren läuft sehr ähnlich ab:

Sehen mit den Augen	Sehen mit den Ohren	Sehen mit Radar
Licht	Schall	elektromagnetische Wellen
Lampe, Sonne sendet Licht aus	Mund sendet Klicklaute aus	Sendeantenne sendet em-Wellen aus.
Licht wird am Gegenstand gestreut.	Schall wird am Gegenstand gestreut.	Radar wird am Gegenstand gestreut.
Das Auge empfängt die gestreuten Lichtstrahlen.	Das Ohr hört die gestreuten Klicklaute.	Die Empfangsantenne empfängt die gestreuten Radarwellen.
Dunkelheit	Stille	?
Brille	Hörgerät	?
Farben	Klang(farben)	?
hell-dunkel	laut-leise	?

Sehen und Wahrnehmen

Modell: Sender und Empfänger

Im Dunkeln kann man nichts sehen, man benötigt eine Lichtquelle, die Licht aussendet.

Unser Auge ist ein Lichtempfänger, wir sehen etwas "hell", wenn viel Licht in unser Auge fällt.

Aber wir können noch viel mehr als Hell und Dunkel zu unterscheiden...

"Ich sehe eine Löwin."

Empfinden

Sonnenlicht fällt auf die Löwin, das Gras, ...
Licht wird an den verschiedenen Gegenständen gestreut und fällt in mein Auge.
Ein Bild entsteht auf der Netzhaut.

Organisieren

Erste Korrekturen von Geradlinigkeit, Form, Größe, Farbe,...
Gruppieren zu Gegenständen

Die braune Fläche mit den Fortsätzen nach unten gehört zusammen.

Einschätzung von Geschwindigkeit, Abstand, Lage im Raum,...

Etwas kommt langsam auf mich zu und ist ca. 5 Meter von mir entfernt.

Einordnen

Wiedererkennung des Gesehenen

Aha, eine Löwin und noch eine!

Interpretation des Gesehenen

Ich sollte vielleicht lieber vorsichtig weggehen, die Löwen scheinen zwar ruhig und satt zu sein, aber das ist mir zu gefährlich!

"Sehen" ist also viel mehr als nur ein fotographisches Abbild zu erstellen. In den hellen, dunklen und farbigen Bereichen eines Bildes bringen wir viele Details zu einer Gestalt zusammen. Wir suchen wir nach Dingen, die uns bekannt sind und überlegen, was das für uns bedeutet.

Indem wir Sehen versuchen wir so uns ein "Bild" unserer Umgebung zu machen, das wir mit unseren Erfahrungen verknüpfen.

Bei sogenannten "optischen Täuschungen" kann man beobachten, wie diese Interpretation eines Bildes funktioniert. Das menschliche Sehen hat eben nicht den Zweck exakt zwei Farben oder Größen miteinander zu vergleichen oder zu messen, so wie es ein Computer mit Kamera tun würde. Menschen, bei denen durch eine Krankheit oder von Geburt an Teile des Gehirns geschädigt sind, zeigen uns welch kompelexe Leistung schon das Wiedererkennen von Gesichtern sein kann. Menschen haben im Laufe der Evolution einen Sehsinn entwickelt, der komplexe Fragen beantworten kann: Kann ich noch einen Schritt weitergehen oder ist dort ein Abgrund? Ist mein Gegenüber mir freundlich gesinnt oder werde ich bedroht?

Links

Literatur

Richard L. Gregory: "Auge und Gehirn". Psychologie des Sehens
- kurze Zusammenfassung von Heiri Schenkel, Basel aus einem workshop zu visueller Wahrnehmung vom 22.März 2005, Gymnasium Oberwil.

"Auge und Gehirn"

Übergreifend

DasGehirn.info: Sehen (Ein Projekt der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung, der Neurowissenschaftlichen Gesellschaft e.V. in Zusammenarbeit mit dem ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie Karlsruhe.)