Augen öffnen sich unter Wasser

Sie können aus mehreren Gründen unter Wasser nicht klar sehen. Einer ist die Dicke Ihrer Linse, aber der wichtigste ist der Brechungsindex Ihrer Hornhaut.

Als Referenz ist hier das Wikipedia-Bild eines menschlichen Auges.

Laut Wikipedia befinden sich zwei Drittel der Brechkraft Ihres Auges in Ihrer Hornhaut, und der Brechungsindex der Hornhaut beträgt etwa 1,376. Der Brechungsindex von Wasser ( laut Google ) beträgt 1,33. In Wasser beugt Ihre Hornhaut Licht so stark wie eine Linse in Luft, deren Brechungsindex gleich ist

Das bedeutet, dass Sie etwa 90 % der Brechkraft Ihrer Hornhaut oder 60 % Ihrer gesamten Brechkraft verlieren, wenn Sie ins Wasser gehen.

Die Frage ist, ob Ihr Objektiv das kompensieren kann.

Ich habe kein direktes Zitat darüber gefunden, wie stark Sie die Brennweite Ihrer Linse ändern können, aber wir können schätzen, dass Ihre Hornhaut im Wesentlichen nichts tut, und fragen, ob Ihre Linse in der Lage sein sollte, die gesamte Fokussierung selbst vorzunehmen.

Für eine sphärische Linse mit Brechungsindex$n$sitzt in einem Medium mit Brechungsindex$n_0$, die effektive Brennweite ist

Der Brechungsindex Ihres Glaskörpers beträgt etwa 1,33 (wie Wasser), und der Brechungsindex Ihrer Linse variiert laut Wikipedia zwischen 1,386 und 1,406. Nehmen wir 1,40 als Durchschnitt. Wenn man dann die Zahlen einsetzt, wäre die effektive Brennweite einer sphärischen Augenlinse fünfmal so groß wie ihr Durchmesser.

Das Wikipedia-Bild eines menschlichen Auges lässt dies vernünftig erscheinen - eine sphärische Linse könnte möglicherweise die gesamte Fokussierung leisten, die ein menschliches Auge benötigt, auch ohne die Hornhaut.

Das Problem ist, dass die Linse Ihres Auges nicht kugelförmig ist. Aus demselben Wikipedia-Artikel

Bei vielen aquatischen Wirbeltieren ist die Linse erheblich dicker, fast kugelförmig, um die Lichtbrechung zu erhöhen. Dieser Unterschied kompensiert den kleineren Brechungswinkel zwischen der Hornhaut des Auges und dem wässrigen Medium, da sie ähnliche Brechungsindizes haben. [2] Aber selbst bei Landtieren ist die Linse von Primaten wie Menschen ungewöhnlich flach.[3]

Der Grund, warum Sie unter Wasser nicht gut sehen können, ist also, dass Ihre Augenlinse zu flach ist.

Wenn Sie eine Schutzbrille tragen, wird das Licht beim Eintritt in die Hornhaut viel stärker gebrochen – genauso stark wie normal. Wenn Sie eine Art Korrekturlinse wie Kontaktlinsen direkt auf Ihrem Auge tragen möchten, sollten diese einen möglichst niedrigen Brechungsindex haben.

Als ich nach „Unterwasser-Kontaktlinsen“ googelte, fand ich einen Artikel über Kontaktlinsen, die mit einer Luftschicht hergestellt wurden, die es Tauchern ermöglicht, unter Wasser scharf zu sehen.

Habe ich recht ?

Ja.

Wenn ja, welche Linsen sollte man tragen, um unter Wasser klar sehen zu können?

Sie brauchen keine zusätzliche Linse, wenn Sie eine in Ihren Augen haben, verwenden Sie einfach eine Schutzbrille, die eine Luftschicht zwischen dem Wasser und Ihren Augen bildet.

Wenn Sie sich entscheiden, eine Sammellinse vor Ihre Augen zu setzen, funktioniert dies nicht, da Ihr Auge immer noch nicht in der Lage ist, verschiedene Tiefen zu fokussieren. Sie können also nur Strahlen fokussieren, die aus einer festen Entfernung kommen, was nicht sehr nützlich ist.

Das Snellsche Gesetz arbeitet mit einer Änderung des Brechungsindexes zwischen zwei Medien. Der Unterschied ist bei Luft auf der Hornhaut größer als bei Wasser auf der Hornhaut.

Der Grund, warum Schutzbrillen funktionieren, liegt darin, dass die Linsen flach sind. Auf diese Weise hat die Grenzfläche zwischen Luft und Wasser keine Brennweiteneigenschaften.

Anders ausgedrückt: In einem Aquarium mit flachen Seiten kann man Fische perfekt sehen. Der einzige Effekt ist, dass die Fische etwas näher erscheinen, als sie tatsächlich sind. Brillen tun dasselbe aus demselben Grund.

Ihr Verständnis des Abbaumechanismus ist richtig. Sie können dies jedoch bis zu einem gewissen Grad kompensieren, indem Sie Ihre Pupillen darauf trainieren, sich unter Wasser zusammenzuziehen, wodurch die Brechungsvariation des auf Ihre Netzhaut übertragenen Lichts verringert wird.

Diese berühmte Studie von Anna Geslen beschreibt dies ausführlich und zeigte auch, dass die bemerkenswerte Unterwasser-Sehschärfe von Kindern in einem Stamm von "Seezigeuner" nach einem Dutzend Trainingseinheiten von einer Kohorte europäischer Kinder erreicht werden konnte.