Mikroskope: Aufbau, Geschichte & Funktion

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🎓 Das Wort Mikroskop setzt sich aus den griechischen Wörtern mikros (klein) und skopein (betrachten) zusammen. Mit dieser Art von Prüftechnik können sehr kleine Dinge wie Viren und Bakterien optisch vielfach vergrößert werden. Im Gegensatz zum Fernrohr können mit Mikroskopen Dinge vergrößert werden, die sich in kurzer Distanz zum Auge befinden. Die Nutzung eines solchen Mikroskops wird als Mikroskopie bezeichnet und findet in der Biologie, Medizin und in den Materialwissenschaften Anwendung.
Synonym(e): Mikroskopie


Mikroskop Geschichte

Schon im 16. Jahrhundert entwickelte der holländische Brillenhersteller Zacharias Janssen ein mikroskop-ähnliches Messgerät. Jenes war jedoch nur mit zwei Linsen ausgestattet, die nicht in dem Maße geschliffen waren, wie wir es heutzutage kennen. Dennoch konnten erstmals extrem kleine Strukturen mithilfe der Lichtmikroskopie vergrößert und betrachtet werden. Rund 50 Jahre später machte sich wieder ein Holländer an die Arbeit und erschuf ein Mikroskop, welches mit einer Linse zusammengeschraubt ist. Diesmal hatte die Linse einen besseren Schliff, wodurch die Vergrößerung des Bildes deutlicher wurde. Anfang des 17. Jahrhunderts erhielt das Mikroskop in Anlehnung an das damals schon vorhandene Wort Teleskop seinen Namen.

Aufbau

Mikroskop Teile mit Beschriftung

Das Prinzip der Lupe, jedoch vervielfacht - Eine Lupe besteht aus einer gewölbten Sammellinse, die das einstrahlende Licht bündelt, sodass eine Vergrößerung des reellen Bildes entsteht. Das Mikroskop beinhaltet mehrere dieser Sammellinsen, was die Vergrößerung multipliziert.

Hier folgt die Beschreibung der vier Bau- und Bestand Teilen eines Mikroskops:

  • Okular - Das Okular (lat.: Auge) ist eine Linse oder ein Linsensystem im oberen Teil des stehenden Mikroskops. Durch das Okular kann in das Innere des Gerätes geblickt werden.
  • Tubus - Nach dem Okular folgt eine Röhre, die sich Tubus nennt. In diesem länglichen Körper befinden sich die erwähnten aneinander gereihten Sammellinsen. Je höher die Anzahl der Sammellinsen, desto mehr kann das Objekt optisch vergrößert werden.
  • Objektive - Objektive sind optische Systeme, die meist in einem drehbaren Revolver zu finden sind. Je länger das Objektiv, desto mehr Sammellinsen beherbergen sie im Inneren. Die Vergrößerung hängt von der Brennweite der Linse ab. Tubus und Objektiv bilden die Kernfunktion des Mikroskops.
  • Objekt-Tisch - Auf den Objekt-Tisch unterhalb der Objektive wird ein Objektträger gelegt, auf dem das Objekt schwerelos und schwimmend in einem Wassertropfen liegen kann. Der Objektträger ist meist eine Glasplatte. Da die Objektive sehr nah über dem zu untersuchenden Präparat schweben, muss das Objekt mit einem hauchdünnen Deckglas bedeckt werden. Durch die Saugwirkung des Objektträgers, bleibt es haften. Außerdem kann ein Kreuztisch zur vorsichtigen Bewegung eingespannter Objekte benutzt werden. Das ist gleichzeitig der große Unterschied zum Endoskop, bei dem das Gerät in lebende Organismen oder technische Hohlräume gänzlich eingeführt wird.

Zusätzlich zu den vier Hauptbestandteilen kann noch jede Menge Zubehör erworben werden. Beispiele sind verschiedene LED-Leuchten zur optimalen Beleuchtung des Objektes und Kameras.

Funktion

Wie funktioniert das Prinzip der Vergrößerung beim Mikroskopieren aus physikalischer Sicht? Im Folgenden die Mikroskop Funktionsweise in drei Schritten:

  1. Eine Lichtquelle strahlt Lichtwellen aus, die entweder das Objekt durchdringen oder von ihm reflektiert werden.
  2. Die Lichtstrahlen dringen, gebündelt durch mehrere Sammellinsen in das menschliche Auge oder in die Kameralinse ein. Durch das mehrfache Brechen des Lichts und das darauf folgende Bündeln wird ein optisch stark vergrößerten Bild produziert. Je nach Anzahl der Linsen kann also die Vergrößerung multipliziert werden. Vergrößerungen im hundert- und tausendfachen Bereich sind möglich.
  3. So trifft das gebündelte Bild auf die Netzhaut des Auges. Das Bild ist jedoch auf der menschlichen Netzhaut eine verkleinerte und auf den Kopf gestellte Version des reellen Abbildes. Erst das Gehirn korrigiert die Projektion. Bei mehreren Sammellinsen trifft schon ein stark vergrößertes Abbild der Realität auf die Netzhaut, welches das Gehirn nur noch umdrehen muss.

Definition

Das Ziel der Mikroskopie ist es, Strukturen und Details sichtbar zu machen, die vom menschlichen Auge durch sein geringes Auflösungsvermögen nicht wahrnehmbar sind. Da die Objekte und Präparate sehr vielseitig sind, gibt es sehr unterschiedliche Mikroskope mit speziellen Ausstattungen und Fähigkeiten für die verschiedenen Anwendungsbereiche.

Mikroskoptypen

Mikroben durch ein DIY Handy-Mikroskop sehen!

Es gibt viele verschiedene Arten von Mikroskope. Generell lassen sich alle Typen unter Zusammengesetzte Mikroskope (auch Lichtmikroskope) und Stereomikroskope fassen. Lichtmikroskope erzeugen ein zweidimensionales Monobild, Stereomikroskope ein dreidimensionales Stereobild. Im Folgenden sind ein paar dieser Messgeräte aufgelistet:

Biokulare & monokulare Mikroskope

Ein biokulares Mikroskop besteht, wie der Name schon sagt, aus zwei Okularen. Das bedeutet, dass das Präparat mit beiden Augen gleichzeitig betrachtet werden kann. Mit biokularen Geräten ist räumliches Sehen selbst bei einer hohen Vergrößerung möglich. Denn nur durch zwei Augen wird die Abschätzung von Tiefe und Distanz, also dreidimensionales Sehen, möglich. Das biokulare Mikroskop ist im Vergleich zum monokularen Mikroskop sehr schonend für die Augen und die Muskulatur. Kopfschmerzen lassen sich dadurch meistens vermeiden. Für den Komfort sind sie aber auch teurer in der Anschaffung.

Durchlichtmikroskope

Das Durchlicht Mikroskop ist wohl die am häufigsten genutzte Mikroskop Art. Dabei wird das Objekt von unten durchleuchtet. Das Licht wird durch ein Linsensystem das arbeitet wie eine Blende, auch Kondensor genannt, gesammelt, welches eine optimale Ausleuchtung generiert. Unter dem Kondensor befindet sich noch die Aperturblende. Die Aperturblende reguliert den Kontrast, die Schärfentiefe und die Auflösung des Strahlenbündels. Der Kondensor liegt dabei zwischen dem Objektiv und der Lichtquelle. Das Durchlicht-Mikroskop ist für sehr dünn geschnittene Objekte geeignet, die das Durchscheinen des Lichts ermöglichen.

Auflichtmikroskope

Mit dem Auflicht Mikroskop lassen sich vor allem Oberflächenstrukturen des zu mikroskopierende Objekt erkennen. Vor allem Materialwissenschaftler (Mineralogie) bedienen sich deshalb dieser Technik. Einige Modelle sind sogar mit USB-Anschlüssen für den Computer erhältlich. Mithilfe des USB können Bilder mit einem Beamer o.ä. Zuschauern präsentiert werden. Das Präparat wird dabei von oben oder von der Seite mit Licht angestrahlt. Im nächsten Schritt reflektiert das Objekt das Auflicht, welches vom Objektiv eingefangen wird. Neben dünn geschnittenen Präparaten können auch lichtundurchlässige Präparate mit dieser Art von Messgerät untersucht werden.

Stereomikroskope

Wichtig: Nicht mit dem Binokularmikroskop verwechseln! Das Stereo-Mikroskop arbeitet mit zwei Objektiven anstatt nur mit zwei Okularen.

Digital-Mikroskop

Mit dieser Art von Mikroskop tritt eine Kamera anstelle des Auges. Dabei lässt sich das von der Kamera aufgenommene Bild direkt auf einen Computer übertragen, um es mit Bildprogrammen zu bearbeiten.

Unterschied Lichtmikroskope Elektronenmikroskope

Lichtmikroskope geben nur das wieder, was ihm das Licht physikalisch erlaubt. Mithilfe eines Elektronenmikroskops können darüber hinaus auch chemische Verbindungen untersucht werden. Dadurch, dass Elektronenstrahlen über eine geringere Wellenlänge als Licht verfügen, kommt es durch sie zu einer höheren Auflösung. Diese Funktion ist vor allem für Forensiker, Pathologen und Wissenschaftler nützlich. Für den normalen Gebrauch in Bildungseinrichtungen, für Kinder oder als Hobby-Forscher sind Lichtmikroskope aber allemal ausreichend.

Mikroskope kaufen

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