Aufbau und Funktionsweise eines Lichtmikroskops

Jeder kennt das Prinzip einer Lupe. Eine gewölbte Linse, auch Sammellinse oder konvexe Linse genannt, bündelt das einstrahlende Licht in einer Form, sodass ein größeres als das reale Bild entsteht.

In einem Mikroskop wird dieses Prinzip vervielfacht. Mehrere Sammellinsen werden hintereinandergelegt, sodass sich die Vergrößerung multipliziert – so lässt sich die Funktionsweise eines Mikroskops simpel erklären.

Wenn du die Funktionsweise eines Mikroskops verstehen willst, musst du dich zunächst mit dem Aufbau vertraut machen. Anschließend findest du eine detaillierte Beschreibung der physikalischen Prinzipien und der Funktionsweise des Mikroskops.

Jedes Mikroskop besteht aus vielen Einzelteilen, die nur in ihrer Gesamtheit funktionieren. Das Mikroskop ist wie folgt aufgebaut:

Okular

Ein Okular (von lat. oculus = Auge) ist der oberste Teil eines stehenden Mikroskops. Es ist jener Teil, durch den wir ins Innere des Geräts blicken können. Manche Geräte besitzen zwei Okulare, weshalb sie Binokularmikroskope genannt werden. Dadurch wird räumliches Sehen selbst unter einer hohen Vergrößerung möglich.

Wer seine Umwelt mit einem Auge betrachtet, kann alles Wesentliche erkennen. Was jedoch nicht möglich ist, ist das Abschätzen von Tiefen und Distanzen – dreidimensionales Sehen ist nur durch zwei zusammengeschaltete Lichtsinnesorgane möglich.

So können bewegliche und dichte, das heißt kaum oder nicht lichtdurchlässige Objekte, betrachtet werden.

Tubus und Objektive

Nach dem Okular folgt eine längliche Röhre, der Tubus. In diesem befinden sich die aneinander gereihten Sammellinsen. Je mehr Linsen sich im Inneren des Tubus befinden, umso größer erscheinen dem Betrachter die beobachteten Objekte.

Eine weitere, erhebliche Rolle spielen die Objektive, die sich meist auf einem drehbaren Revolver befinden. Sie sind von unterschiedlicher Länge, weil sie wieder eine oder mehrere Sammellinsen beherbergen. Die Objektive bilden mit den Linsen im Tubus die Kernfunktion des Mikroskops.

Objekttisch

Auf dem sogenannten Objekttisch unter den Objektiven befindet sich das zu betrachtende Objekt. Es liegt im Idealfall bewegungslos auf einer Glasplatte, dem Objektträger, schwimmend und schwerelos in einem Wassertropfen.

Damit kein Wasser die Objektive berührt, muss das Objekt von einem hauchdünnen Deckglas, das durch Saugwirkung am Objektträger anhaftet, bedeckt werden. Klammern halten den Objektträger am Objekttisch an Ort und Stelle.

Lichtquelle

Unter dem Objekttisch befindet sich eine Lichtquelle. Diese kann ein einfacher Spiegel sein, der das Sonnenlicht einfängt und im richtigen Winkel in Richtung Objekt reflektiert. Es kann sich jedoch auch um eine Lampe handeln, die aus elektrischer Energie gespeist wird. Wichtig ist hier lediglich, dass genügend Photonen (Lichtwellen) das Objektiv durchdringen und in das Auge des Betrachters reflektiert werden können.

Grob- und Feintrieb

Das Licht kann bei vielen Mikroskopen mittels einer Blendenvorrichtung in seiner Intensität geregelt werden.

Um ein scharfes Bild zu erhalten, benutzt der Betrachter von qualitativ hochwertigeren Mikroskopen von einem doppelt regelbaren Grob- und Feintrieb. Einfachere Mikroskope besitzen hierbei nur ein Rad zur Regulierung der Schärfe. Erst wenn ein scharfes Bild eingestellt werden konnte, kann das Mikroskop als voll funktionsfähig eingestuft werden.

Beim Grob- oder Feintrieb handelt es sich um ein drehbares Rad, das seitlich am Mikroskop angebracht ist. Es bedient den Tubus und die Objektive. Das heißt, es nähert die Linsen an das Objekt an oder entfernt sie davon. Dadurch kann die Schärfe des entstehenden Bildes reguliert werden.

Da du nun den Aufbau des Mikroskops kennst, solltest du dir als nächstes seine Funktionsweise ansehen.

Die zugrunde liegenden Prinzipien

Das wachsende Interesse der Naturwissenschaft an der nicht sichtbaren Umwelt führte im 16. Jahrhundert, vermutlich von einem niederländischen Brillenhersteller initiiert, zur Erfindung des ersten Mikroskops. Erstmals konnten extrem kleine Strukturen vergrößert und betrachtet werden. Namensgeber ist das griechische Wort "mikros" mit der deutschen Bedeutung "klein".

Mathematisch bedeutet "mikros" ein Tausendstel eines Tausendstels, was bei den gängigen Längenmaßen ein Tausendstel eines Millimeters bedeutet.

Physikalisch gesehen besteht die Aufgabe eines Lichtmikroskops darin, Licht zu brechen, also alle eintretenden Lichtstrahlen zu bündeln und somit ein vergrößertes Zwischenbild entstehen zu lassen.

Dieses sogenannte Zwischenbild wird vom Auge durch das Okular als ein reelles Bild erkannt, was bedeutet, dass das menschliche Gehirn vermag, aus dem entstehenden, stark vergrößerten Zwischenbild ein in der Vorstellung realisierbares Endbild zu erstellen und wahrzunehmen.

Mikroskop Funktion: Schritt für Schritt

Physikalisch lässt sich der Vergrößerungsprozess folgendermaßen erklären:

Wie du siehst, erschafft die physikalische Vergrößerung durch das Aneinanderschalten von Sammellinsen gemeinsam mit dem menschlichen Gehirn das wahrnehmbare, vergrößerte Bild des zu betrachtenden Objekts.

Tipps, wenn du ein Mikroskop kaufen willst

Wenn du ein Lichtmikroskop erwirbst und dir erhoffst, chemische Verbindungen erkennen zu können, wirst du leider enttäuscht sein.

Ein Lichtmikroskop gibt nur das wieder, was ihm der Benutzer und das Licht physikalisch erlauben.

Elektronenmikroskope, die einer anderen Klientel vorbehalten sind (dazu gehören auch die Nutznießer dieser Technologie wie Pathologen, Forensiker und andere Wissenschaftler) bieten einen ganz anderen Einblick, da es nicht an die physikalischen Grenzen des Lichts gebunden ist, sondern das Objekt mithilfe von Elektronen abbildet.

Für den Hausgebrauch und für die meisten Verwendungszwecke reicht allerdings ein zuverlässiges Lichtmikroskop.

Fazit - Ausprobieren und Perfektionieren

Ein passionierter Biologe wird nicht müde. Egal, ob das Mikroskop eine hundert- oder tausendfache Vergrößerung bietet, solange du deine Objekte möglichst fein und möglichst filigran präparierst, kannst du das Maximum aus deinem Gerät herausholen.