Das Lichtmikroskop – Geschichte, Aufbau und Funktion

Die Lichtmikroskopie ist eine Technik im Bereich der Mikroskopie. Es ist auch die älteste genutzte Technik um Objekte vergrößert darzustellen. Auch in der Schule wird der Umgang mit dem Lichtmikroskop behandelt und das Mikroskopieren ist als Hobby inzwischen weit verbreitet. Deshalb schauen wir uns hier das Lichtmikroskop mal etwas genauer an.

Mit einem Lichtmikroskop kann man, wie auch mit jedem anderen Mikroskop sehr kleine Objekte sichtbar machen und genau untersuchen. Die Anwendungsgebiete dabei sind sehr vielfältig und reichen von wissenschaftlichen Anwendung bis hin zum Hobby im privaten Bereich.

Genutzt werden dafür optische Effekte die schon seit mehreren Hundert Jahren bekannt sind.

Ein Blick in die Geschichte

Das Lichtmikroskop - Geschichte, Aufbau und Funktion

Das Mikroskop von Robert Hooke

Wer das Mikroskop tatsächlich erfunden hat ist gar nicht so klar. Auf der einen Seite soll niederländische Brillenschleifer Hans Janssen bereits im Jahr 1590 das erste zusammengebaute Mikroskop vorgestellt haben. Allerdings beruht diese Wahrheit auf einer Aussage des Sohns Zacharias, der 1608 ein Mikroskop mit einer konvexen und einer konkaven Linse auf der Frankfurter Messe vorgestellt hat.

Auch Antoni van Leeuwenhoek ist ein Name der im Zusammenhang mit der Entwicklung des Mikroskops bekannt ist. Er nutzte aber nur eine Linse, die sehr stark gewölbt war. So erreichte er eine 270-fache Vergrößerung.

Interessant ist, dass bis ins 19. Jahrhundert der Zusammenbau von Mikroskopen anhand von Erfahrungen und durch Ausprobieren erfolgte. Berechnungen und wissenschaftliche Grundlagen gab es noch nicht.

Erst gegen 1873 erarbeitete Ernst Abbe die physikalischen Grundlagen, um leistungsstärkere Mikroskope zu entwickeln. Die physikalischen Grundlagen sind auch bis heute noch gültig. So war es erstmals möglich, dass die Auflösungsgrenze eines Objektivs nicht mehr durch die Materialqualität, sondern durch die physikalischen Beugungsgesetze begrenz wurde. Für die physikalische Auflösungsgrenze wird auch der Begriff Abbe-Limit verwendet.

Hergestellt wurden diese Mikroskope zusammen mit Carl Zeiss.

Lichtmikroskop – bekannte Vertreter

Wie schon häufiger erwähnt gibt es nicht nur ein Lichtmikroskop, sondern verschiedene Typen, die sich in ihrer Bauweise und natürlich in ihrer Anwendung unterscheiden.

Hier mal die wichtigsten Vertreter der Lichtmikroskop-Typen in der Übersicht:

  • Auflichtmikroskop: Im Gegensatz zum Durchlichtmikroskop wird beim Auflichtmikroskop das Licht nicht von unten durch das Objekt gestrahlt. Das Objekt (z.B. undurchsichtiges Präparat) wird von oben angestrahlt, also von der Seite von der man auch auf das Objekt schaut.
  • Durchlichtmikroskop: Das Durchlichtmikroskop ist geeignet für lichtdurchlässige Präparate, da hierbei das Licht von unten durch das Präparat strahlt.
  • Stereomikroskop: Das Stereomikroskop besitzt zwei separate Strahlengänge. Dadurch entsteht der Eindruck des räumlichen Sehens (3D-Effekt), da das Objekt aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird.
  • Operationsmikroskop: Wie der Name schon vermuten lässt, wird diese spezielle Variante von Ärzten verwendet.
  • Vibrationsmikroskop: Mit diesem Mikroskop lassen sich die Saiten, und deren Schwingungen, von Saiteninstrumenten untersuchen.
  • Messmikroskop: Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung mit deren Hilfe Präparate genau vermessen werden können.
  • Computer-Mikroskop: Normalerweise schaut man durch das Okular und sieht das vergrößerte Bild. Beim Computer-Mikroskop wird das Bild aber auf einem Monitor ausgegeben, da das Mikroskop mit dem Computer verbunden ist.

Durchlichtmikroskop oder Auflichtmikroskop?

Das Lichtmikroskop - Geschichte, Aufbau und FunktionGrundsätzlich unterscheidet man beim Lichtmikroskop zwischen dem Durchlichtmikroskop und dem Auflichtmikroskop. Der Unterschied bei beiden ist, wie das Licht auf das Präparat trifft. Beim Durchlichtmikroskop wird das Licht von unten durch das Präparat in das Objektiv und dann weiter zum Okular geleitet. Schaut man da durch, sieht man die vergrößerte Darstellung des Präparates. Benötigt werden dafür natürlich dünne Scheiben des Präparates, die auch lichtdurchlässig sind.

Anders funktioniert das beim Auflichtmikroskop. Hiermit kann man auch Materialien und Objekte untersuchen, die kein Licht durchlassen. Das Licht wird nämlich von oben auf das Präparat gestrahlt. Entweder von der Seite oder direkt von oben durch das Objektiv. Das reflektierte Licht wird dann wieder von Objektiv aufgefangen und man kann das Präparat untersuchen.

Der Aufbau eines Lichtmikroskops

Den Aufbau eines Lichtmikroskops habe ich ja bereits an anderer Stelle am Beispiel eines Durchlichtmikroskops ausführlich erklärt. Daher hier noch mal die verkürzte Zusammenfassung.

Das Lichtmikroskop - Geschichte, Aufbau und Funktion

Beginnen wir ganz oben: (A) – Okular, (B) – Tubus, (C) – Objektivrevolver (auch Revolverkopf genannt) , (D) – Objektiv, (E) – Objektträger, (F) – Objekttisch, (G) – Kondensor, (H) – Spiegel/Lichtquelle, (I) – Mikroskopfuß, (J) – Grob- und Feinantrieb, (K) – Stativ

Die Funktion des Lichtmikroskops

Das Lichtmikroskop - Geschichte, Aufbau und Funktion

Strahlengang im Mikroskop von Adjustit. [GFDL oder CC BY-SA 4.0-3.0-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons

Schaut man sich den Strahlengang in einem Mikroskop mal genau an, ist die Funktion auf den ersten Blick nicht so leicht zu verstehen. Versuchen wir das ganze mal verständlich zu erklären. Das Licht scheint vom Spiegel durch das Präparat und wird vom Objektiv aufgefangen.

Das Objektiv erzeugt ein reelles Zwischenbild, das das Präparat bereits vergrößert darstellt. Dieses reelle Zwischenbild wird vom Okular noch mal vergrößert dargestellt. Dabei funktioniert das Okular wie eine Lupe. Deshalb ist die Vergrößerung des Mikroskops auch das Produkt aus der Vergrößerung  des Objektivs und der Vergrößerung des Okulars.

Das Scharfstellen des Bildes erfolgt durch die Höhenverstellung des Objekttisches oder des Tubus, je nach Bauweise des Lichtmikroskops.

Das Lichtmikroskop - Geschichte, Aufbau und Funktion

Ein Mikroskop kaufen

Mikroskopieren ist ein interessantes Hobby und die Anschaffung eines Mikroskops ist auch nicht so teuer. Trotzdem sollte man natürlich im Vorfeld einige Dinge beachten. Wer sich vorher richtig informiert, muss sich später weniger ärgern.

Hier ein paar Empfehlungen für Mikroskope unterschiedlicher Leistungsklassen. Natürlich dadurch auch mit unterschiedlichen Preisen: