Das Lichtmikroskop

Das Lichtmikroskop wurde um das Jahr 1590 herum erfunden, wahrscheinlich von dem Brillenschleifer Hans Janssen 1595. Der Brite Robert Hooke ließ dann zum ersten Mal in der Geschichte der Biologie ein Mikroskop bauen, das aus mehreren Linsen bestand. Mit diesem einfachen Mikroskop sah Hooke 1665 zum ersten Mal Zellwände, als er Kork unter sein Mikroskop legte. Hooke prägte dann auch den Begriff "Zelle", weil das Korkgewebe unter dem Mikroskop so aussah, als bestünde es aus lauter kleinen Gefängniszellen.

Der Holländer Leeuwenhoek verbesserte das Mikroskop noch weiter, sein Mikroskop schaffte eine 270 fache Vergrößerung - ein großer wissenschaftlicher Fortschritt für die damalige Zeit.

Seitdem wurde das Lichtmikroskop kontinuierlich weiterentwickelt, moderne Lichtmikroskope sehen teils völlig anders aus als die ursprünglichen von Hooke ubnd Leeuwenhoek.

Bau und Funktion der Teile

Ein Lichtmikroskop der Firma Beck aus Kassel
Quelle: Eigenes Photo, Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: siehe Seitenende

Stativ (Griff). Dieser Teil des Mikroskops dient als Halterung für den Tubus und den Revolver und außerdem zum Transportieren des Mikroskops. Das Mikroskop wird mit der einen Hand am Griff angefasst, die andere Hand wird als Absicherung unter den Fuß gehalten.

Grobtrieb. Der Grobtrieb ist ein großes Rad, mit dem man den Abstand zwischen dem Objekttisch und dem Objektiv verstellen kann, um die Bildschärfe zu regulieren. Bei modernen Mikroskopen bewegt sich der Objekttisch nach oben und unten, wenn man den Grobtrieb einstellt.

Feintrieb. Ein kleines Rädchen, mit dem man den Abstand zwischen Objekt und Objektiv sehr fein regulieren kann. Zunächst stellt man die Schärfe mit dem Grobtrieb ungefähr ein, dann reguliert man mit dem Feintrieb nach, bis das Bild scharf ist.

Technisches: Meistens sitzt der Objekttisch an einer senkrecht angeordneten Zahnstange. Der Grobtrieb ist dann mit einem größeren Zahnrad verbunden, das beim Drehen die Zahnstange nach oben oder unten bewegt. Der Feintrieb ist dann mit einem kleinerem Zahnrad verbunden, mit dem man das große Zahnrad des Grobtriebs fein dosiert verstellen kann.

Okulare. Die Okulare sind herausnehmbare Linsensysteme, die meistens aus zwei Linsen bestehen. Die Okulare vergrößern das bereits von den Objektiven stark vergrößerte Bild noch einmal um den Faktor 5, 10, 12, 15 oder 20.

Wenn man die Gesamtvergrößerung des Mikroskops ermitteln will, muss man die Objektiv-Vergrößerung mit der Okular-Vergrößerung multiplizieren. Ein 40er Objektiv mit einem 15er Okular ergibt beispielsweise eine 60fache Vergrößerung.

Warnhinweis: Bei Amazon und anderen Online-Händlern findet man USB-Mikroskope die eine sensationelle Vergrößerung von 1000, 2000 und mehr haben, aber trotzdem nur 60 oder 60 Euro kosten. Hier ist allerdings die Auflösung falsch angegeben - ob bewusst oder unbewusst, sei mal dahingestellt.

Wenn ich ein Quadrat mit der Seitenlänge 1 mm zehnfach vergrößere, dann erhalte ich ein Quadrat mit der Seitenlänge 10 mm. Der Flächeninhalt hat sich aber von 1 mm² auf 100 mm² vergrößert. Also könnte ich ahnungslosen Leuten erzählen, dass ich das Quadrat um das Hunderfache vergrößert habe.

Ein Okular kann durch eine Videokamera oder durch einen Photoapparat ersetzt werden, so dass man sich die Bilder direkt am Computer ansehen und auch abspeichern kann. Es gibt inzwischen auch spezielle USB-Okulare, die man in den Tubus einsetzen kann, so dass man keine Kamera mehr benötigt, um die Bilder am PC zu betrachten.

Man kann auch einfach die Kamera seines Handys auf das Okular setzen. Wenn man dann geschickt genug ist, kann man sehr schöne Bilder von mikroskopischen Präparaten mit dem Handy machen. Besser ist natürlich ein Adapter für eine richtige Kamera, den man für wenige Euro bei Online-Händlern bekommt. Dann hat man auch die Hände frei, um das Objekt unter dem Mikroskop zu verschieben. Beim Verfahren mit dem Handy muss man mit der einen Hand ständig das Handy festhalten und hat nur eine Hand zum Mikroskopieren frei - es sei denn, man besorgt sich einen speziellen Handy-Adaptor für das Mikroskop.

Tubus. Wörtlich übersetzt heißt Tubus so viel wie "Röhre". Der Tubus dient zur Aufnahme eines Okulars. Neben dem einfachen Tubus (Monokulartubus) gibt es auch den Binokulartubus, der aus zwei Tuben besteht, wofür man dann auch zwei gleiche Okulare benötigt. Der Binokulartubus erlaubt das Sehen mit beiden Augen, was die Augen beim Mikroskopieren stark entlastet. Ein stereoskopisches 3D-Sehen ist mit einem Binokulartubus allerdings nicht möglich; beide Tuben zeigen das gleiche Bild, da nur ein Objektiv verwendet wird. Will man stereoskopisch mikroskopieren, benötigt man ein Stereomikroskop mit zwei Tuben und zwei Objektiven. Solche Stereomikroskope vergrößern aber nicht so stark wie ein "richtiges" Mikroskop und dienen hauptsächlich zum Betrachten größerer Objekte wie zum Beispiel Wasserflöhe.

Revolver. Wörtlich übersetzt heißt "Revolver" so viel wie "Dreher". Der Revolver dient zum schnellen Wechseln der Objektive. Ein normaler Revolver kann vier Objektive erfassen.

Objektive. Die Objektive sind eigentlich der wichtigste und oft auch teuerste Teil des optischen Systems - ähnlich wie die Objektive einer Spiegelreflexkamera. Ein Objektiv ist ein hochempfindliches Linsensystem, das für die Primärvergrößerung des Objektes verantwortlich ist. Einfache Objektive vergrößern das Objekt 5x, 10x oder 20x, stärkere (und teurere) Objektive sogar 40x, 60x oder 100x.

Die Frontlinsen eines Objektivs sind sehr empfindlich, und wenn man ungeschickt mikroskopiert, stoßen sie des öfteren mit dem Deckglas des Präparats zusammen, was gar nicht gut für die Linse ist. Bei den 5er, 10er oder 20er Objektiven kann das nicht passieren, sie sind recht kurz und können daher nicht auf das Objekt stoßen. Die 30er, 40er, 60er und 100er Objektive dagegen sind recht lang, und wenn man beim Scharfstellen nicht aufpasst, stoßen die Frontlinsen auf das Objekt. Aus diesem Grund enthalten solche Objektive auch eine Feder, so dass die Frontlinse etwas nachgeben kann, wenn es zu einem solchen Zusammenstoß kommt.

Ein normales Mikroskop besitzt drei Objektive, meistens ein 5er, ein 10er oder 20er, und ein 40er. Bessere Mikroskope besitzen als viertes Objektiv noch ein 80er oder ein 100er.

Objekt. Das Objekt ist zwar kein Teil des Mikroskops (bei manchen Schülermikroskopen werden aber fertig präparierte Objekte mit in die Geschenkpackung gelegt), soll der Vollständigkeit halber aber hier erwähnt werden. Bei der Durchlichtmikroskopie (also der in der Schule üblichen normalen Mikroskopie) muss das Objekt sehr dünn sein, damit genügend Licht hindurch fällt.

Kreuztisch. Ein mechanisches System, welches das bequeme Navigieren des Objektes erlaubt. Der Objektträger wird in die Klemmen des Kreuztisches eingespannt, und mit zwei Schrauben kann das Objekt nach links und rechts bzw. nach vorne und hinten bewegt werden. Wer geschickt ist, kann beide Schrauben gleichzeitig mit einer Hand bedienen, so dass er mit der anderen Hand den Grobtrieb und den Feintrieb bedienen kann, um beispielsweise ein lebendes Wimperntierchen zu verfolgen, das in dem Wassertropfen hin- und her schwimmt und sich dabei auch in unterschiedlichen Entfernungen vom Objektiv befindet, so dass dauernd neu scharfgestellt werden muss.

Objekttisch. Der Objekttisch ist eine massive quadratische Platte mit einem Loch in der Mitte. Unter dem Loch sitzt der Kondensor. Der Objektträger mit dem Objekt wird auf den Objekttisch gelegt bzw. in die Klemmen des Kreuztisches eingespannt. Das Licht fällt durch den Kondensor und wird von diesem gebündelt durch das Loch von unten auf das Objekt geleitet.

Kondensor. Ein aus ein oder zwei Sammellinsen sowie einer verstellbaren Blende bestehendes System. Das Licht, das von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, wird vom Kondensor auf das zu betrachtende Objekt gebündelt, so dass dieses hell ausgeleuchtet ist. Spezialkondensoren erlauben Mikroskopierverfahren wie Dunkelfeld oder Phasenkontrast.

Lichtquelle. Während man früher Hohlspiegel oder einfache Glühbirnen als Lichtquelle verwendet hat, werden heute auch schon weiße LEDs zur gleichmäßigen und hellen und vor allem auch wärmefreien Ausleuchtung des Objektes eingesetzt. Die Helligkeit der Lichtquelle sollte man über einen Dimmer stufenlos regulieren können; die Blende des Kondensors sollte eigentlich nicht zur Regulation der Helligkeit verwendet werden.

Auf der Seite Lichtmikroskop.net gibt es sehr viele interessante Informationen rund um das Lichtmikroskop. Sehr empfehlenswert, diese Seite!

Entwicklung der Lichtmikroskopie