Wie funktioniert eine Umkehrbrille?

Im Schulunterricht erleben Schüler Experimente zum Thema Sehen und Wahrnehmung mit einer Umkehrbrille, die alles auf den Kopf stellt. Was steckt physikalisch dahinter?

Wie funktioniert eine Umkehrbrille?

Eine Umkehrbrille kann am Anfang ganz schön anstrengend sein...

Wie funktioniert eine Umkehrbrille?

Auch Erwachsene sind fasziniert von der auf den Kopf gestellten Welt

Wie funktioniert eine Umkehrbrille?

Das Geheimnis der Umkehrbrille ist das Dove-Prisma...

Wie funktioniert eine Umkehrbrille?

...welches durch Totalreflexion im Inneren eine Bildumkehr bewirkt

Im Biologieunterricht wird an einigen Schulen beim Thema "visuelle Wahrnehmung" mit der Umkehrbrille ("Prismenbrille") gearbeitet. Dabei werden die Themenkomplexe: "Was ist überhaupt Sehen?", "Wie findet der Sehvorgang im Zusammenspiel von Auge, Nerven und Gehirn statt?" (Sinnes- und Nervenphysiologie) behandelt. Die Umkehrbrille bietet eine einfache Möglichkeit, zu untersuchen, ob sich der Sehprozess an ein auf dem Kopf stehendes Bild anpassen kann.

Schauen wir durch eine solche Brille, steht die "Welt auf dem Kopf", aus unten wird oben und oben wird unten. Es scheint unmöglich, beim Blick durch diese Brille einfache Tätigkeiten wie schreiben oder ein Glas Wasser einschenken, auszuführen. Durch Wahrnehmungsadaption, einem Lernprozeß, ist es nach längerer Zeit aber möglich, sich auf die neue Situation einzustellen. An dieser Fragestellung arbeitete auch der amerikanische Psychologe George Stratton, der 1896 zum ersten Mal mit Umkehrprismen experimentierte. Er wollte wissen, ob sich der Sehprozess so an das auf dem Kopf stehende Bild anpassen kann, dass die Welt für den Betrachter wieder "normal" aussieht.

Wie ist die Umkehrbrille aufgebaut?
Die Brille besteht aus einer Umrandung aus Gummi, einer Fassung zur Aufnahme von zwei Prismen und einem Gummiband zum Halten der Brille am Kopf. Die hier speziell verwendeten Prismen nennt man "Dove Prisma" (Umkehrprisma).

Was bewirkt das Dove-Prisma in der Umkehrbrille?
Das Umkehrprisma, benannt nach seinem Erfinder, dem Physiker und Meteorologen Heinrich W. Dove (1803 – 1879), führt durch seinen trapezförmigen Querschnitt zur Bildumkehr durch Totalreflexion. Bei der Bildumkehr durch Totalreflexion sind nur die beiden schrägen Flächen sowie die Unterseite des Prismas optisch wirksam. Der Lichtstrahl wird bei Eintritt in und bei Austritt aus dem Prisma gebrochen und im Prisma selbst reflektiert.

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Fotos: © Astromedia



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