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Mikroskop interaktiv

Für die Forscher eröffnete sich im 17. Jahrhundert durch die Erfindung des Mikroskops ein Blick in eine absolut neue, sensationelle Welt – niemand hatte von Zellen gehört, kein Mensch hatte Aufnahme aus der Welt des mikroskopisch Kleinen gesehen!

Zwei Sammellinsen reichen im Prinzip dazu aus, ein Mikroskop zu bauen. Wie müssen diese Linsen beschaffen sein und in welchem Abstand müssen sie sich befinden, damit der Betrachter ein Bild sieht? Warum vergrößert ein Mikroskop überhaupt?

"Mikroskop interaktiv" erklärt mithilfe des Modells vom Strahlengang, wie die Vergrößerungswirkung zustande kommt.

Interaktives Mikroskop starten

In dieser Szenerie wurde das zu betrachtende Objekt so nahe an das Objektiv gebracht. Die Details des zu untersuchenden Präparats lassen sich so optimal erkennen.

Funktionsweise des interaktiven Mikroskops

Detailansicht des interaktiven Mikroskops: Mikroskop-Piktogramm

Über dieses Piktogramm kann das interaktive Mikroskop ein- und ausgeschaltet werden.

Bedient wird die Simulation über die Steuerungselemente. Mit dem Mikroskop-Piktogramm lässt sich das Mikroskop ein- und ausschalten. Der Abstand des Objekts zum Objektiv kann man über das Drehrädchen regulieren.

Über die Bedienelemente im oberen Teil der Simulation lassen sich Überblendungen und Einstellungen abrufen: Konstruktionslinien, virtuelles Bild und Bildlegende einblenden sowie die Funktion unscharfes Bild einstellen.

Mit Klick auf die Piktogramme Text bzw. Ohr kann man Hintergrundinformationen zum Objektiv und Okular nachlesen bzw. vorlesen lassen.


Mikroskop interaktiv – weiterführende Erläuterungen


Objektiv

Die Objektivlinse eines Mikroskops ist eine Sammellinse mit sehr kleiner Brennweite. Sammellinsen bilden Objekte, die außerhalb der Brennweite liegen, ab. Das kleine Untersuchungsobjekt wird auf das sogenannte Zwischenbild im Tubus des Mikroskops abgebildet. Dieses Bild könnte man im Prinzip auf einer Mattscheibe sichtbar machen.

Detailansicht des interaktiven Mikroskops: Einstellrädchen

Hier kann der Abstand von Objekt zum Objektiv reguliert werden.

Die Bildgröße des Zwischenbildes und der Bildort hängen vom Abstand des Untersuchungsobjekts zum Brennpunkt der Objektivlinse ab.

Fährt man mit dem Objekt dicht an das zu untersuchende Objekt heran, wird das Zwischenbild größer. Das Objektiv hat also schon eine Vergrößerungswirkung. Das Okular vergrößert das Zwischenbild dann noch einmal.

Okular

Das Okular funktioniert wie eine Lupe. Der Beobachter sieht das schon vergrößerte Zwischenbild durch das Okular noch einmal größer.

Damit die Okularlinse wie eine Lupe funktioniert, muss der Abstand vom Zwischenbild zur Okularlinse kleiner sein als die Brennweite der Okularlinse. Ist der Abstand größer, ist das Bild unscharf.

Das durch die Okularlinse gesehene Bild lässt sich nicht abbilden. Die Okularlinse ändert den Strahlengang so, dass die Strahlen scheinbar hinter dem Zwischenbild ihren Ursprung haben. Unser Gehirn kann die Wirkung der Linse nicht mit berücksichtigen und geht davon aus, dass es den Ursprung der Strahlen dort findet, wo diese Strahlen anscheinend zusammenlaufen. Dort "sehen" wir dann ein vergrößertes Objekt.

Detailansicht des interaktiven Mikroskops: Einblenden der Konstruktionslinien

Durch Einblenden der Konstruktionslinien lässt sich der Strahlengang anschaulich nachvollziehen.

Konstruktionslinien

Für die Konstruktion des Bildes in einem optischen System – wie zum Beispiel einem Mikroskop – gelten nach dem Modell des Strahlengangs die folgenden Bedingungen: Parallelstrahlen gehen durch den Brennpunkt. Alle Strahlen durch den Mittelpunkt der Linse bleiben Mittelpunktsstrahlen. Alle Strahlen, die durch den vorderen Brennpunkt gehen, werden zu Parallelstrahlen. Das gilt für alle (dünnen) Sammellinsen und Linsensysteme.

Unscharfes Bild

Nicht immer ist das gesehene Bild scharf. Das kennt man aus eigener Erfahrung beim Mikroskopieren. Ist der Abstand vom Objektiv zum Okular kleiner als die Summe beider Brennweiten, ist das gesehene Bild unscharf. Das Bild im Auge liegt vor der Netzhaut und fällt deshalb unscharf auf diese. Das Auge kann nicht fokussieren.

Preisgekrönte Projekte
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