Der Strahlengang im Appositionsauge von Calliphora erythrocephala (Meig.)

Summary

The dioptric apparatus of single ommatidia in the compound eye of Calliphora erythrocephala (Meig.) was investigated using physiological and physical methods.

• 1. The visual fields of single ommatidia were measured by observing pseudopupils in different eye regions. In the centre of the eye the width of the visual field is 7° and at the lateral edge 10°.

• 2. The inclination between the visual axis of neighbouring ommatidia is 2° in the centre, resp. 3° at the edge of the eye.

• 3. A model represents the total visual field of the compound eye of the blowfly: it's extend within horizontal plane is 190° and within vertical plane 198°.

• 4. Several layers of different optical density were found in the corneal lens in sections parallel to the axis of the ommatidium. The centre of the lens has the same refractive index as the peripheral zone. Therefore the cornea of Calliphora erythrocephala does not act as a lens cylinder.

• 5. The crystalline cone is homogeneous and isotropio in all directions. The refractive index is 1.337. The surrounding pigment cells show higher values (1.344). The crystalline cone of the insect investigated here has the same optical density for this wave-length (λ=546 nm) as the vitreous humor of human eye.

• 6. The refractive index of the rhabdomeres and their apical segments (n _e = 1.349) is higher than those of the visual cells (n _e = 1.341) and the Semper cells (n _e =1.341) and the cavity between the rhabdomeres (n _e =1.336). Therefore these structures act as wave-guides. The angle of total reflection varies from 82 to 84°.

• 7. The optical properties of an ommatidium were calculated and the way of the light beams is illustrated in a drawing. The inside focal plane lies at the beginning of the apical segments of the rhabdomeres. The focal distances are different in various regions of the eye. The dioptric apparatus of the median ommatidia have shorter focal distances than those within lateral parts of the eye.

• 8. The visual fields of an ommatidium (7°) and of a rhabdomere (1.2°) were calculated from physical data. The picture of the environment is more finely structurated than was assumed by Johannes Müller in his “mosaic theory”, where an ommatidium was thought to be the functional unit of the compound eye.

Zusammenfassung

Der dioptrische Apparat einzelner Ommatidien des Facettenauges von Calliphora erythrocephala (Meig.) wurde mit physiologischen und physikalischen Methoden untersucht.

• 1. Der physiologische Öffnungswinkel einzelner Ommen wurde in verschiedenen Augenregionen durch Beobachten der Pseudopupillen ermittelt. In der Augenmitte beträgt er 7°, am Augenrand 10°.

• 2. Der Divergenzwinkel der physiologischen Achsen benachbarter Ommatidien, der gleich dem anatomischen Öffnungswinkel eines Ommas ist, wurde mit der gleichen Methode für die Augenmitte zu 2°, für den lateralen Augenrand zu 3° bestimmt.

• 3. Das Gesichtsfeld eines gesamten Komplexauges der Schmeißfliege wird in einem Modell dargestellt. In der Horizontalen beträgt das Sehfeld 190°, in der Vertikalen 198°.

• 4. Die Cornea setzt sich aus optisch unterschiedlich dichten Schichten zusammen. Für die Mitte und die Randzone eines Ommatidiums ergibt sich die gleiche Brechzahl; die Cornealinse von Calliphora erythrocephala ist somit kein Linsenzylinder.

• 5. Der Kristallkegel hat auf Längs- und Querschnitten über die ganze Fläche den gleichen Brechungsindex von 1,337. Er ist isotrop und optisch homogen. Die umgebenden Irispigmentzellen sind optisch dichter als der Pseudoconus (1,344). Der Kristallkegel läßt sich in seinen optischen Eigenschaften mit dem Glaskörper des menschlichen Auges vergleichen.

• 6. Die Rhabdomerenfortsätze (n _e =1,349) und die Rhabdomere (n _e =1,349) haben eine höhere Brechzahl als der axiale Hohlraum (n _e =1,336), die Kristallkegelbildungs- und die Sehzellen (n _e =1,341). Die Rhabdomere und die distalen Kappen wirken als Lichtleiter. Der Winkel der Totalreflexion beträgt 82–84°.

• 7. Der Strahlenverlauf im einzelnen Ommatidium wurde berechnet und konstruiert. Die bildseitige Brennebene liegt an der Stelle, wo die Rhabdomerenfortsätze beginnen. Der dioptrische Apparat median gelegener Ommen mit kurzem Kristallkegel hat eine kleinere Brennweite als der in lateralen Einzelaugen.

• 8. Die physiologischen Öffnungswinkel wurden aus den physikalischen Daten für das Ommatidium zu 7° und für das einzelne Rhabdomer zu 1,2° berechnet. Das Rasterbild der Umgebung ist dadurch feinkörniger als nach der alten Theorie des musivischen Sehens angenommen wurde, nach der das Ommatidium die funktionelle Einheit darstellen sollte.