Ich kann es nur skizzieren:
eu: Heutige nhd.Wörter mit dem Diphthong eu und dem Laut [ɔɪ̯] haben althochdeutsches iu als Vorfahren (ob alle und immer, weiß ich nicht):
heute < hiuta
Eule < hiula
„Reue“ < hriuwa
äu: Das geht zurück auf die sog. i-Umlautung im Althochdeutschen: Die Vokale a, o, u (mit kurzem oder auch langem Lautwert) und der Diphthong au werden in Wörtern, bei denen die Folgesilbe i oder j (oder später auch Schwa [ə]) enthält, aufgehellt. Diese Aufhellung - der „i-Umlaut“ - wird ahd. schriftlich durch Ligaturen mit e angezeigt: æ, œ … mhd. dann als ä, ö, ü geschrieben. Der Laut für æ ist aber identisch mit [ɛ] („Ente“), d.h. einem der drei Vokale, die mit dem Buchstaben „e“ wiedergegeben wurden (neben [eː], „Esel“, und Schwa [ə], „bitte“ , Und der Laut „äu“ für das aufgehellte „au“ war identisch mit dem für „eu“, nämlich [ɔɪ̯]
Daher finden sich Formen wie
faran („fahren“) → feris (= færis) („du fährst“)
bruch → bruchir → brüche
haus → hæusir → häuser
So ist der Lautwert [ɛ] für den Buchstaben „ä“ identisch mit einem der vielen e-Laute und der Lautwert [ɔɪ̯] ist identisch für „eu“ und „äu“.Aber bei der Schreibweise „äu“ ist schriftlich die Herkunft aus der i-Umlautung des abgeleiteten Ursprungs-Wortes erhalten bzw. erkennbar. Das gleichlautende „eu“ dagegen stammt (meist) aus ursprünglichem „iu“, wobei irgend ein „a“-laut keinerlei Rolle spielte.
Oder, noch kürzer gesagt: Der Laut [ɔɪ̯] hat zwei verschiedene phonemische Historien, die morphologisch verschieden gekennzeichnet werden.
Gruß
Metapher