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Wie funktioniert eigentlich ein Mikroskop?

Die Lichtmikroskopie

Das Mikroskop wurde um etwa 1600 in Holland erfunden und immer wieder weiterentwickelt. Mit der Entwicklung der Elektronenstrahlmikroskope wurden die Lichtmikroskope mehrfach totgesagt. Doch diese Vorhersagen erwiesen sich als zu voreilig. Nach wie vor schätzen Biologen und Mediziner die einfach zu handhabenden Lichtmikroskope wegen ihrer natürlichen Abbildungen und der Möglichkeit, lebendes Gewebe zu beobachten.

Zusammengesetzte Lichtmikroskope bestehen aus zwei Linsensystemen: Einem dem Auge zugewandten Okular und dem objektseitigen Objektiv. Die Objektive sind der wichtigste und wertvollste Teil des Mikroskops, weil ihre Qualität die Gesamtleistung des Mikroskops entscheidend beeinflusst.

Achromatische Objektive bestehen aus zusammengesetzten Linsen unterschiedlichen Materials. Damit ist es möglich, den Farblängsfehler, also den unterschiedlichen Brennpunkt verschiedener Wellenlängen, für zwei Farben zu korrigieren. Apochromatische Objektive sind für drei Farben korrigiert, und die Abweichung des Bildortes für die dazwischenliegenden Farben ist sehr klein. Ist bei einem Objektiv zusätzlich noch die Bildfeldwölbung korrigiert, spricht man von Planobjektiven.

Das Okular und die 3 Typen

Das Okular wirkt wie eine Lupe und vergrößert das Zwischenbild des Objektivs. Weitfeldokulare haben eine größere Sehfeldzahl als normale Okulare. Die Sehfeldzahl gibt den Durchmesser des Objektfeldes in mm multipliziert mit der Vergrößerung des Objektivs an: ein Okular mit einer Sehfeldzahl von 18 mm bildet mit einem 4x Objektiv ein Objektfeld mit 4,5 mm ab. Bei Planokularen ist das Bildfeld analog zu den Planobjektiven geebnet.

Moderne Lichtmikroskope unterteilt man grundsätzlich nach Anzahl der Okulare und Objektive in Monokularmikroskope, Binokularmikroskope und Stereomikroskope.

Monokularmikroskope haben ein Okular und ein Objektiv und sind die einfachsten Mikroskope.

Binokularmikroskope haben zwei Okulare und ein Objektiv. Sie erlauben ein ermüdungsfreieres Arbeiten als Mikroskope mit einem Okular, aber kein räumliches Betrachten des Objektes.

Stereomikroskope haben zwei Okulare und zwei Objektive, die allerdings zu einem Hauptobjektiv zusammengelegt sein können, und bilden so in jedem Auge ein eigenes Bild des Objektes ab. Damit können Objekte dreidimensional betrachtet werden.

Darstellung der Strahlengänge

In Biologie und Medizin ist es üblich, dass das Licht zunächst das Objekt durchleuchtet bevor es in das Objektiv eintritt. Man spricht dann von Durchlichtmikroskopie.
In der Auflichtmikroskopie trifft das Licht von oben auf das Objekt und wird von diesem in das Objektiv reflektiert. Die Auflichtmikroskopie wird für die mikroskopische Untersuchung undurchsichtiger Objekte benutzt.

Die Köhler-Beleuchtung erlaubt es, genau den Bereich des Objektes auszuleuchten, den man auch überblicken kann. So wird unnötiges Streulicht aus beleuchteten Teilen des Objektes, die nicht im Sichtfeld liegen, vermieden.

Die Dunkelfeldmikroskopie

Um besonders kontrastarme Objekte, z.B. Mikroorganismen oder rote Blutkörperchen, zu beobachten, wird die Dunkelfeldmikroskopie benutzt. Die Dunkelfeldeinrichtung lenkt das Licht schräg durch das Objekt am Objektiv vorbei. Das Licht, das vom Objekt gebrochen wird, fällt in das Objektiv und erzeugt dort ein helles Bild vor dunklem Hintergrund. So lassen sich die Umrisse des ansonsten meist durchsichtigen Objektes gut erkennen.

Die Phasenkontrastmikroskopie

Für die Mikroskopie von besonders durchsichtigen Objekten wurde die Phasenkontrastmikroskopie entwickelt. Durchsichtige Objekte sind meistens optisch dichter als das umgebende Medium und setzen damit dem Licht einen Widerstand entgegen. Es wird also verlangsamt und tritt deshalb phasenverschoben aus dem Objekt aus. Dieser Phasenunterschied wird genutzt, um daraus einen Helligkeitskontrast abzubilden. Dazu sind eine Ringblende im Kondensor und ein Phasenring im Objektiv nötig, die aufeinander abgestimmt sein müssen.

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