Wie funktioniert

– ein Mikroskop?

Für unterschiedliche Bedürfnisse gibt es unterschiedliche Licht-Mikroskope. Hier erfahren Sie, wie ein Licht-Mikroskop funktioniert und worauf Sie achten sollten, wenn Sie ein Mikroskop kaufen möchten.

Mikroskope lassen die Dinge größer wirken als sie sind. Licht-Mikroskope sind grundsätzlich sehr starke, clever gebaute Lupen. Die Vergrößerung mit einer Lupe geschieht über die Linse. Eine einzelne Linse vergrößert aber nicht sehr gut. Sie können es mit einer Lupe ausprobieren: Wenn Sie die Lupe über einen Text halten, wird die Vergrößerung in der Linse an den Rändern unscharf. In einem Licht-Mikroskop werden deshalb mehrere Linsen speziell aufeinander abgestimmt und hintereinander verbaut. So gleicht sich die Unschärfe aus und das Licht-Mikroskop erreicht eine höhere Vergrößerung.

Vergrößerung im Mikroskop: Die Sammellinse

Schafwollfasern unter dem Mikroskop. Foto: privat / M. Bachofer

Wie lässt eine Linse Gegenstände größer wirken? Wir sehen einen Gegenstand, weil er Lichtstrahlen reflektiert. Von jedem Punkt des Gegenstandes strahlt das Licht dabei in unterschiedliche Richtungen. Ein scharfes Bild des Gegenstandes entsteht aber erst dann, wenn sich diese unterschiedlichen Lichtstrahlen auch wieder an einem Punkt sammeln.

In unserem Auge gibt es dafür eine Sammellinse. Sie sammelt die Lichtstrahlen und bündelt sie in einem Punkt. Der Punkt, an dem sich alle Lichtstrahlen schneiden, ist der Bildpunkt. Liegt der Bildpunkt auf der Netzhaut, sehen wir das Bild scharf.

Nach dem gleichen Prinzip funktioniert auch die Sammellinse in einem Mikroskop: Sie bündelt die einzelnen Lichtstrahlen und sorgt für ein scharfes Bild. Der Vergrößerungs-Faktor ergibt sich dabei aus dem Zusammenspiel von Brennweite der Linse und Abstand des Objekts von der Linse.

Im Bildpunkt (rechts) schneiden sich die Lichtstrahlen, die ein Objekt (links) aussendet. An diesem Punkt entsteht durch die Linse ein scharfes Bild (rechts). Ob das Bild vergrößert ist, hängt von der Brennweite der Linse und vom Abstand des Objekts ab. Die Linse im Bild bietet eine doppelte Vergrößerung.

Vergrößerung und Auflösung

Die Vergrößerung beim Mikroskop

Die meisten Licht-Mikroskope verfügen über verschiedene Objektive und Vergrößerungen. Das Okular, durch das Sie in einem Licht-Mikroskop blicken, enthält ebenfalls eine Linse und vergrößert das Bild. Steht auf dem Objektiv eines Mikroskop 4x, vergrößert das Objektiv vierfach. Steht auf dem Okular zusätzlich 10x, vergrößert das Okular anschließend zehnfach. Im Auge entsteht ein vierzigfach (40x) vergrößertes Bild, der Gesamtvergrößerung.

Wenn Sie sich fragen, wieso zwei Linsen in einem Mikroskop nötig sind, werfen Sie erneut einen Blick auf die Illustration zur Wirkung einer Linse. Die Linse erzeugt zwar ein Bild, aber dieses Linsen-Bild steht Kopf. Deshalb braucht es im Mikroskop eine zweite Linse, mit der das „Kopfstandbild“ wieder richtig herum gedreht wird.

Blut unter dem Mikroskop ist ein beliebtes Motiv: Hier Froschblut. Foto: privat / M. Bachofer

Auflösung

Unterschiedliche Vergrößerungsstufen erlauben es, unterschiedlich feine Strukturen wahrzunehmen. Sie können sich mit den einzelnen Vergrößerungsstufen erst mehrere Zellen eines Stücks Zwiebelhaut anschauen, anschließend eine einzelne Zelle und zuletzt Strukturen in einer einzelnen Zelle.

Die Vergrößerung lässt sich unbegrenzt erhöhen, aber die maximal sinnvolle Vergrößerung ist begrenzt und hängt von der Auflösung ab. Im Schaubild können Sie sehen, dass Linsen Lichtstrahlen umlenken oder brechen. Der Bruch eines Lichtstrahls ist nicht sauber, er „franst“ an den Seiten aus. Das führt dazu, dass die Lichtstrahlen nicht mehr an einem Punkt zusammentreffen, sondern an verschiedenen Punkten. Das Ausfransen führt damit zu Unschärfe.

Die Stärke des „Ausfransens“ bei der Lichtbrechung ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

Qualität der Linsen,
Durchmesser des Objektivs,
Stärke der Vergrößerung und
physikalische Eigenschaften des Lichts.

Zusammen bestimmen sie, wie gut ein Mikroskop auflöst, das heißt wie gut Sie zwei Punkte als zwei Punkte erkennen und nicht als einen verschwommener Punkt.

Die leistungsstärksten Licht-Mikroskope erreichen ein Aufflösungsvermögen von etwa 0,2µm. Sie können mit solch einem Mikroskop zwei Punkte noch voneinander unterscheiden, wenn sie zwei Mikrometer (=0,0002mm) voneinander entfernt sind. Ein Millimeter ist ein Strich auf dem Lineal. Solche leistungsstarken Licht-Mikroskope kommen in Forschungslabors zum Einsatz.

Foto: privat / M. Bachofer

Damit ein Gegenstand im Licht-Mikroskop sichtbar wird, braucht es Licht, das in den Linsen brechen kann. Dieses Licht kann aus unterschiedlichen Quellen kommen und den Gegenstand auf zwei unterschiedliche Arten beleuchten.

Beim Durchlichtverfahren befindet sich eine Lichtquelle unter dem Gegenstand, der dafür durchsichtig sein muss. Das Licht fällt durch den durchsichtigen Gegenstand ins Auge und macht die zarten Strukturen sichtbar. Sie blicken durch den Gegenstand hindurch.

In der einfachen Bauart kommt dieses Licht von einem Spiegel. Dieser bündelt das vorhandene Tageslicht und lenkt es durch den Gegenstand ins Auge. Für mehr Komfort sorgt ein elektrisches Durchlicht, eine kleine Glühbirne, die auch bei schlechtem Wetter besten Durchblick gewährleistet.

Das Auflicht macht es möglich, auch undurchsichtige Gegenstände stark vergrößert zu betrachten. Eine Auflichtlampe strahlt den Gegenstand von schräg oben an, das Licht prallt an dem Gegenstand ab und trifft ins Auge. So erforschen Sie die Oberfläche.

Warum die Mikroskopie gerade für Kinder eine spannende Beschäftigung ist, erfahren Sie im Artikel „Ein Mikroskop für Kinder“. Für alle, die noch mehr wissen wollen, gibt es einen Artikel zur Mikroskop-Fotografie. Je nach Interesse, Alter und Vor-Erfahrung mit der Mikroskopie empfiehlt sich ein anderes Mikroskop. Deshalb haben wir für Sie diese Übersicht zusammengestellt, die unsere Mikroskope im Vergleich zeigt:

	Mikroskop für Natur-Entdecker	Experimentierkasten Mikroskop	Das große Forscher-Mikroskop
Bildqualität / Auflösung	gut	sehr gut	hochwertig
Auflichtfunktion	nein	ja	ja
Präparate	3 Naturfasern (Seide, Baumwolle, Wolle)	3 Präparate (Wolle, Zwiebelhaut, Froschblut)	4 Präparate (Kochsalzkristalle, Pollenkörner, Pantoffeltierchen, Mundschleimhautzellen)
Mechanik	gut	sehr gut	hochwertig
Handbuch	32 S. mit spielerischen Experimenten	48 S. Schritt für Schritt in die Mikroskopie	56 S. mit Anleitung zur Erstellung professioneller Präparate
Alter	Ab 8 Jahren	Ab 10 Jahren	Ab 12 Jahren