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Das Auge ist ein komplexes optisches System aus Hornhaut und der fokussierenden Linse und Glaskörper, das ankommende Lichtstrahlen ablenkt oder bricht. Die Gesamtbrechkraft dieser optischen Anteile wird in Dioptrien (dpt) angegeben. Die Lichtbrechung bei Normalsichtigen findet so statt, dass sich Lichtstrahlen genau im Zentrum der Netzhaut treffen — auf den Punkt des schärfsten Sehens. So werden Bilder scharf wahrgenommen.
Das kurzsichtige Auge ist meist länger als das Normalsichtige. Einfallende Lichtstrahlen werden nicht auf, sondern vor der Netzhaut gebündelt, wodurch der Brennpunkt vor der Netzhaut liegt.
Entfernte Gegenstände werden unscharf wahrgenommen, nahegelegene jedoch scharf. Die Kurzsichtigkeit ist umso ausgeprägter, je länger das Auge ist.
Beim weitsichtigen Auge werden einfallende Lichtstrahlen nicht auf, sondern erst hinter der Netzhaut gebündelt. Der Brennpunkt liegt hinter der Netzhaut, womit entfernte Gegenstände scharf, nahegelegene jedoch verschwommen wahrgenommen werden.
Die Ursache für diese Fehlsichtigkeit ist meistens ein zu kurzes (hyperopes) Auge. Die Weitsichtigkeit ist umso ausgeprägter, je kürzer das Auge ist.
Im Idealfall verläuft die Hornhautwölbung gleichmässig. Ist diese Wölbung jedoch an verschiedenen Stellen unterschiedlich stark, spricht man von Hornhautverkrümmung.
Durch die unterschiedlichen Krümmungskurven wird das Licht beispielsweise in der Horizontalen anders gebrochen als in der Vertikalen und Objekte werden unscharf und verzerrt abgebildet.