Das mikroskop
Das Mikroskop
1. Geschichte des Mikroskopes
Durch die Erfindung des Mikroskopes wurde die Entwicklung der Wissenschaft enorm vorangetrieben. Die Menschen wußten nicht´s von Bakterien und Kleinlebewesen. Nun konnte man sie unter dem Mikroskop erkennen. Sie wurden für den Menschen sichtbar und bekamen den unwissenschaftlichen Namen „die kleinen Tierchen“.
Der erste Vorschlag, um alles vergrößert sehen zu können stammte von dem ital.
Arzt Girolamo Fracastero (1478-1553). Er schlug vor zwei Linsen hintereinander anzuordnen, um alles näher und größer sehen zu können.
In den Büchern findet man zum Teil unterschiedliche Aussagen, wer der Erfinder des Mikroskopes ist.
Um 1600 lebte in den Niederlanden eine Brillenmacherfamilie Namens Janssen. Vermutlich war es Zacharias Janssen, der um 1590 ein zusammengesetztes Mikroskop erfand. Es bestand aus einer Sammellinse (Bikonvexlinse) als Objektiv und einer Zerstreuungslinse (Bikonkavlinse) als Okkular.
In anderen Büchern steht der Holländer Cornelius Drebbel als Erfinder des Mikroskopes.
Im Jahre 1611 hatte der deutsche Astronom Johannes Kepler (1571-1630) ein verbessertes Mikroskop beschrieben. Ein Jahr später (1612) konstruierte der große italienische Astronom und Physiker Galileo Galilei (1564-1642) ebenfalls ein Mikroskop. Er wies darauf hin, das man als Okular auch eine Sammellinse benutzen könne. Seit dieser Zeit hat das Mikroskop im Wesentlichen seine heutige Form.
Da die optische Technik in dieser Zeit noch nicht so entwickelt war, gab es nicht viele Vergrößerungsmöglichkeiten oder es kam zu Abbildungsfehlern bei den damals verwendeten Linsen.
Trotz dieser Einschränkungen waren die Wissenschaftler begeistert über die Erfindung des Mikroskops.
So entdeckte der Anatomieprofessor Marcello Malpighi (1628-1694) bei Untersuchungen am Lungengewebe die Kapillaren, als feinste Verbindungen zwischen Arterien und Venen.
Der Holländer Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723) „mikroskopierte“ in seiner Freizeit. Er schliff die Linsen selbst und erreichte mit seinen Lupen eine bis zu 200-fache Vergrößerung. 1673 entdeckte er die roten Blutkörperchen beim Menschen und er sah die ersten Bakterien.
1716 führte Christian Gottlieb Hertel in Halle den Beleuchtungsspiegel ein.
Er ließ sich je nach Lichteinfall verstellen.
Durch Farbzerstreuung und Abbildungsfehler wurden die Bilder sehr beeinträchtigt. 1757 erfand der Engländer Dollond (1706-1761) die achromatische Linse, die 1815 von Frauenhöfer (1787-1826) verbessert wurde.
Der ital. Optiker und Astronom Giovanni Battista Amici (1786-1863) fand heraus, daß es besser war, zwischen Deckglas und Objektträger Wasser einzubringen, um das Objekt besser betrachten zu können. Der Optiker Edmund Hartnack (1826-1891) benutzte seit 1859 Öl anstelle von Wasser.
Ernst Abbe (1840-1905) erforschte die Lichtwege, die zur Bilderzeugung führten. Seine Berechnungen schufen die weltbekannten ZEISS-Mikroskope. Abbe lernt den Feinmechaniker und Industriellen Carl Zeiss (1816-1888) kennen. Im Jahre 1846 wurden die ZEISS-Werke für feinmechanische und optische Erzeugnisse gegründet. Zeiss forschte nach Abbildungsfehlern gemeinsam mit Abbe. Er entdeckte, daß neue Gläser geschaffen werden müssen.
Zeiss und Abbe lernten durch Robert Koch den jungen Chemiker Otto Schott (1851-1935) kennen. Der Chemiker hatte Versuche mit neuen Glassorten durchgeführt. Die Drei beschlossen gemeinsam Versuche zur Gewinnung wertvoller Gläser durchzuführen. Es gelang Schott neue Glassorten herzustellen, durch welche eine farbsaumfreie Abbildung möglich war.
1884 entstand durch Schott, Abbe und Zeiss das Glaswerk „Schott & Genossen“. Im Jahre 1887 wurden dort schon 44 verschiedene Gläser produziert.
Bei der Produktion dieser Gläser wurde das Mischmaß genau nach Gramm und Zentigramm abgewogen, und es wurden ganz neue Materialien verwendet.
Diese Gläser vervollkommneten die ZEISS-Mikroskope.
Einige weitere Entdeckungen, die ohne Mikroskop nicht möglich gewesen wären:
-Louis Pasteur entdeckte, daß bestimmte Bakterienarten ansteckende Krankheiten hervorrufen
-durch Pasteurs Arbeiten entwickelte sich ein neuer Forschungszweig-Die Bakteriologie
-1876 Robert Koch entdeckt den Milzbranderreger
-1882 Robert Koch entdeckt den Tuberkelbazillus
-1883 Robert Koch entdeckt den Choleraerreger
2. Funktion und Aufbau des Mikroskops
Das Wort Mikroskop kommt aus dem Griechischen:
Mikro=klein, Skopein=schauen
Was ist ein Mikroskop?
Ein Mikroskop ist ein optisches Gerät, mit dessen Hilfe sehr kleine, aber naheliegende und zugängliche Gegenstände unter einem vergrößerten Sehwinkel erscheinen.
Was ist ein Sehwinkel?
Der Sehwinkel ist derjenige Winkel unter dem die von einem betrachteten Gegenstand ausgehenden Strahlen in das Auge eintreten.
Also ist die Größe des Bildes auf der Netzhaut des Auges von der Größe des Sehwinkels abhängig.
Ein Gegenstand erscheint um so größer, je größer sein Netzhautbild ist, je größer also der Sehwinkel ist.
Erscheinen zwei Gegenstände unter demselben Sehwinkel, erzeugen sie gleich große Netzhautbilder, erscheinen dem Betrachter gleich groß, wenn er nicht weitere Infos über einen verschieden großen Abstand dieser Gegenstände vom Auge erhält.
Brennweite= Abstand zwischen Linse und Brennpunkt
Brennweite abhängig von der Wölbung der Linse
Je stärker die Wölbung dsto kleiner die Brennweite
Einfache Lupen vergrößern bis max. 25-fach. Sollten Linsen noch stärker vergrößern, wären sie nur noch sehr klein und unbequem Um höhere Vergrößerungen zu erreichen gibt es einen Trick.
Man setzt einfach zwei Vergrößerungslinsen in einem bestimmten Abstand hintereinander.
Die erste Linse erzeugt ein vergrößertes Bild. Dieses Bild wird von der zweiten Linse noch mal vergrößert. Die Gesamtvergrößerung ist dann das Produkt der Einzelvergrößerungen:
Vges.= V1 x V2
Ein solches aus mehreren Linsen zusammengesetztes Gerät wird Mikroskop genannt.
Eine Linse ist dem zu untersuchenden Objekt zugewandt. Sie heißt deshalb Objektiv.
In die andere Linse blickt man hinein. Sie heißt Okular (oculus ist das lateinische Wort für Auge). Diese Linse ist dem Auge zugewandt.
Beide Linsen sitzen in einem Rohr, dem Tubus. Hier kann kein störendes Licht von außen in die Linsen einfallen, und der Abstand zwischen beiden kann genau eingehalten werden.
Bei modernen Mikroskopen sind Okular aber besonders Objektiv Linsensysteme.
In diesen Linsensystemen befinden sich mehrere unterschiedlich geschliffene, genau zueinander passende Linsen. Sie sind sehr teuer. Die Qualität des Objektivs ist sehr wichtig. Hat es eine schlechte Qualität, kann das Okular das Bild nicht mehr verbessern, sondern vergrößert nur die Bildfehler. Auf jedem Objektiv und Okular ist die Vergrößerung eingraviert.
Die Vergrößerung eines Mikroskops ist das Produkt aus der Vergrößerung des Objektives und der Vergrößerung des Okulars.
Vmikr = Vokul x Vobj
Beispiel:
Das Okular hat eine 10-fache Vergrößerung und das Objektiv hat eine 20-fache Vergrößerung. Wie groß ist die Vergrößerung des Mikroskops?
Vmikr= 10 x 20 = 200
Das Mikroskop vergrößert 200-fach.
Ein gutes Mikroskop besitzt mehrere Vergrößerungen.
An einem Objektrevolver befinden sich mehrere objektive (3-4).
Beim Mikroskopieren beginnt man mit der kleinsten Vergrößerung, damit man sich von dem Objekt einen Überblick verschaffen kann. Dann steigert man stufenweise die Vergrößerung durch den Wechsel der Objektive in einer Drehrichtung (moderne Mikroskop für den Arzt z.
Bsp. vergrößern 1500-fach, das heißt ein Bakterium mit einer Größe von einem Hundertstel Millimeter erscheint so groß, als wäre es 15mm lang).
Das Mikroskop hat einen schweren Fuß und einen festen Arm, An dem der Tubus befestigt ist, da das Gerät fest stehen muß.
An diesem Tubusträger befindet sich der Objekttisch, der das Untersuchungsobjekt trägt.
Damit der Objekttisch nicht verschmutzt, legt man die Objekte immer auf eine Glasscheibe- den Objektträger. Zwei Federn am Tisch, man nennt sie Objektklammern, halten die Glasscheibe fest, damit sie nicht verrutscht.
Um die unterste Linse des Objektives zu schützen(Schmutz), bedeckt man das Objekt mit einem sehr dünnen quadratischen Glasplättchen, dem Deckglas. In der Regel müssen Objekte, die man unter dem Mikroskop betrachten möchte durchsichtig oder wenigstens durchscheinend.
Das Licht kommt von unten her durch ein Loch im Objekttisch, wandert durch das Objekt, fällt in`s Objektiv und tritt beim Okular wieder aus.
Bei älteren Mikroskopen befindet sich unter dem Objekttisch ein Spiegel. Mit ihm kann man das Tageslicht oder das Licht einer Lampe, die daneben steht, einfangen und in das Mikroskop lenken.
Moderne Mikroskope haben im Stativ (Fuß) eine Lampe fest eingebaut.
Oft sitzt unter dem Objekttisch ein Kondensor (er ist ein Linsensystem). Er konzentriert das Licht auf das Objekt und steigert die Bildhelligkeit.
Außerdem befindet sich darunter noch eine Blende. Die Blende ist ein Loch, bei welchem man die Größe verändern kann. So kann man die Lichtmenge, die durch das Objekt fällt , dem jeweils benutzten Objektiv anpassen.
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