Ein Mikroskop ist ein Gerät, das eine oder mehrere Linsen verwendet, um kleine Objekte größer aussehen zu lassen und mehr Details zu zeigen. Das bedeutet, dass ein Vergrößerungsglas als Mikroskop gelten kann! Das bedeutet auch, dass es ganz einfach ist, ein eigenes Mikroskop zu bauen.
Was macht ein Mikroskop?
Mikroskope verwenden eine Linse oder Linsen, um Objekte zu vergrößern. Ein Vergrößerungsglas, das einfache Mikroskop von van Leeuwenhoek und ein modernes Stereomikroskop sind alles Formen von Mikroskopen.
In unserer Sammlung von Mikroskopen finden Sie einige hochkomplexe Mikroskope, aber die meisten von ihnen sind nur eine Möglichkeit, Objekte mit Linsen genauer zu betrachten. Im Laufe der Zeit wurden viele technische Neuerungen an Mikroskopen vorgenommen (meist, um sie einfacher zu bedienen und die Qualität der Bilder zu verbessern). Diese Änderungen können Mikroskope komplizierter erscheinen lassen, aber sie ändern nichts an der grundlegenden Wissenschaft der Mikroskoplinsen.
Die ersten Mikroskope
Sehr frühe Mikroskope waren sehr einfach, aber dennoch bemerkenswert gut in der Vergrößerung kleiner Objekte. So bestanden die Mikroskope des Niederländers Antonie van Leeuwenhoek um 1600 lediglich aus einer kleinen Glaskugel (die als Linse diente), die in einen Metallrahmen eingesetzt war. Mit diesem einfachen Gerät entdeckte van Leeuwenhoek die Welt der so genannten "animalcules" (Mikroorganismen) - winzige einzellige Lebewesen, die viel zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu sehen.
Wie Linsen ein Objekt vergrößern
Wenn Sie durch ein einfaches Lichtmikroskop oder eine Lupe schauen, blicken Sie durch eine bikonvexe Linse (eine Linse, die auf beiden Seiten wie die Rückseite eines Löffels gebogen ist) aus Glas. Das betrachtete Objekt befindet sich auf der anderen Seite der Linse. Das Licht des Objekts fällt durch die Linse und wird in Richtung deines Auges gebeugt (gebrochen), so dass es scheint, als käme es von einem viel größeren Objekt.
Bei einer einfachen Vergrößerung wird das Licht eines Objekts durch eine bikonvexe Linse in Richtung Auge gebeugt (gebrochen). Dadurch erscheint es, als käme es von einem viel größeren Objekt.
In der Praxis enthalten moderne Mikroskope eine Reihe von Linsen und nicht nur eine. Sie haben eine Objektivlinse (die sich in der Nähe des Objekts befindet) und eine Okularlinse (die sich näher am Auge befindet). Beide Linsen tragen zur Vergrößerung des Objekts bei. Die Okularlinse hat in der Regel eine 10-fache Vergrößerung, eine typische Objektivlinse eine 40-fache Vergrößerung. (Mikroskope werden in der Regel mit einem Satz von Objektivlinsen geliefert, die ausgetauscht werden können, um die Vergrößerung zu variieren). Die Gesamtvergrößerungsleistung des Mikroskops lässt sich berechnen, indem man die Vergrößerungsleistung des Objektivs und des Okulars multipliziert (also 10 x 40 = Gesamtvergrößerung von 400x).
Die Verwendung mehrerer Linsen ändert nichts am Grundprinzip der Vergrößerung eines Mikroskops, ermöglicht aber höhere Vergrößerungen und eine bessere Bildqualität.
Objektive und Bildqualität
Die Qualität der Mikroskopobjektive ist sehr unterschiedlich, was sich auf die Klarheit des Bildes auswirken kann. Die Qualität des verwendeten Glases und die Form des Objektivs beeinflussen die Gesamtqualität. Eine falsche Ausrichtung der Linsen innerhalb des Mikroskops kann die Auflösung ebenfalls beeinträchtigen. In der Praxis bedeutet dies, dass Schüler, die Mikroskope für Kinder im Klassenzimmer benutzen, möglicherweise nicht in der Lage sind, Proben zu betrachten, die nahe an den theoretischen Auflösungsgrenzen eines Lichtmikroskops liegen.
Auflösungsvermögen von Mikroskopen
Verschiedene Mikroskoptypen haben unterschiedliche Auflösungsvermögen. Mit Lichtmikroskopen können wir Objekte unterscheiden, die so klein sind wie eine Bakterie. Elektronenmikroskope haben ein viel höheres Auflösungsvermögen - mit den leistungsfähigsten können wir einzelne Atome unterscheiden.
Linsen in Elektronenmikroskopen
Elektronenmikroskope verwenden einen Elektronenstrahl anstelle von sichtbarem Licht, um das betrachtete Objekt zu beleuchten. Elektronen können jedoch nicht durch Glas hindurchgehen, so dass die Linsen, die in Lichtmikroskopen verwendet werden, nicht zur Beugung des Elektronenstrahls eingesetzt werden können.
Um dieses Problem zu umgehen, haben die Wissenschaftler eine alternative Linse entwickelt - eine Drahtspule, die den Elektronenstrahl umgibt. Wenn Strom durch den Draht fließt, erzeugt er ein Magnetfeld innerhalb der Spule. Da Elektronen geladen sind, biegt sich der Elektronenstrahl des Mikroskops als Reaktion auf das Magnetfeld, wenn er die Spule durchläuft. Auf diese Weise wirken die Spulen wie Linsen - sie krümmen den Elektronenstrahl, so wie Glaslinsen das Licht in einem optischen Mikroskop krümmen.
Mikroskope ohne Linsen
Einige moderne Geräte, die keine Linsen enthalten, werden dennoch als Mikroskope bezeichnet, weil sie Objekte vergrößern. Zum Beispiel das Rastertunnelmikroskop und das Rasterkraftmikroskop.
