Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Lupe und Vergrößerungsglas
- Einfaches vs. zusammengesetztes Mikroskop
- Verbundlichtmikroskop
- Warnungen
- Ermitteln der Vergrößerung von Mikroskopen
- Jenseits von Mikroskop und Lupe
- Bedeutung von Mikroskopen
Die Verwendung von durchsichtigem Material zur Vergrößerung von Objekten ist weit zurückreichend. Die erste Abbildung von Brillengläsern stammt jedoch aus dem Jahr 1350. Die Lupen zum Lesen stammen aus der Zeit vor dieser Abbildung und stammen aus den späten 1200er Jahren. Trotz dieser frühen Verwendung von Linsen wartete die Entdeckung der mikroskopischen Welt der Bakterien, Algen und Protozoen fast 300 Jahre.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Ein Unterschied zwischen einer Lupe und einem Verbundlichtmikroskop besteht darin, dass eine Lupe eine Linse zum Vergrößern eines Objekts verwendet, während ein Verbundmikroskop zwei oder mehr Linsen verwendet. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Lupen verwendet werden können, um undurchsichtige und transparente Objekte zu betrachten. Ein Verbundmikroskop erfordert jedoch, dass die Probe dünn genug oder transparent genug ist, damit Licht hindurchtreten kann. Eine Lupe verwendet auch Umgebungslicht und Lichtmikroskope verwenden eine Lichtquelle (von einem Spiegel oder einer eingebauten Lampe), um das Objekt zu beleuchten.
Lupe und Vergrößerungsglas
Lupen werden seit Jahrhunderten verwendet. Das Starten von Bränden und das Korrigieren von Sehstörungen gehörten zu den frühesten Verwendungen und Funktionen von Lupen. Der dokumentierte Gebrauch von Linsen begann im späten 13. Jahrhundert mit Lupen und Brillen, um den Lesern das Lesen zu erleichtern. Die Assoziation von Brillen mit Gelehrten stammt also aus dem frühen 13. Jahrhundert.
Lupen verwenden eine konvexe Linse, die in einem Halter montiert ist. Konvexe Linsen sind an den Rändern dünner als in der Mitte. Wenn Licht durch die Linse fällt, biegen sich die Lichtstrahlen zur Mitte hin. Die Lupe ist auf das Objekt fokussiert, wenn sich die Lichtwellen an der betrachteten Oberfläche treffen.
Einfaches vs. zusammengesetztes Mikroskop
Ein einfaches Mikroskop verwendet eine einzelne Linse, daher sind Lupen einfache Mikroskope. Auch stereoskopische oder sezierende Mikroskope sind in der Regel einfache Mikroskope. Stereoskopische Mikroskope verwenden zwei Okulare oder Okulare, eines für jedes Auge, um ein binokulares Sehen zu ermöglichen und eine dreidimensionale Ansicht des Objekts zu ermöglichen. Stereoskopische Mikroskope können auch unterschiedliche Beleuchtungsoptionen haben, sodass das Objekt von oben, unten oder von beiden beleuchtet werden kann. Mit Lupen und stereoskopischen Mikroskopen können Details von undurchsichtigen Objekten wie Felsen, Insekten oder Pflanzen betrachtet werden.
Verbundmikroskope verwenden zwei oder mehr Linsen in einer Reihe, um Objekte zum Betrachten zu vergrößern. Im Allgemeinen erfordern Verbundmikroskope, dass die zu betrachtende Probe dünn genug oder transparent genug ist, dass Licht hindurchtreten kann. Diese Mikroskope bieten eine hohe Vergrößerung, die Ansicht ist jedoch zweidimensional.
Verbundlichtmikroskop
Verbundlichtmikroskope verwenden am häufigsten zwei Linsen, die im Tubus ausgerichtet sind. Das Licht einer Lampe oder eines Spiegels tritt durch einen Kondensor, die Probe und beide Linsen. Der Kondensor fokussiert das Licht und verfügt möglicherweise über eine Iris, mit der die Lichtmenge eingestellt werden kann, die durch die Probe fällt. Das Okular oder Okular enthält normalerweise eine Linse, die das Objekt 10-fach vergrößert (auch 10-fach größer geschrieben). Die untere Linse oder das untere Objektiv kann durch Drehen eines Objektivrevolvers gewechselt werden, das drei oder vier Objektive enthält, von denen jedes eine Linse mit unterschiedlicher Vergrößerung aufweist. Am häufigsten haben die Objektivlinsenstärken die vierfache (4x), zehnfache (10x), vierzigfache (40x) und manchmal die hundertfache (100x) Vergrößerung. Einige Verbundlichtmikroskope enthalten auch eine konkave Linse, um Unschärfen an den Rändern zu korrigieren.
Warnungen
Verbundlichtmikroskope sind üblicherweise Hellfeldmikroskope. Diese Mikroskope lassen Licht vom Kondensator unter der Probe durch und lassen die Probe im Vergleich zum umgebenden Medium dunkler aussehen. Aufgrund der Transparenz der Proben können Details aufgrund des geringen Kontrasts nur schwer erkennbar sein. Die Proben werden daher häufig zur Verbesserung des Kontrasts gefärbt.
Dunkelfeldmikroskope haben einen modifizierten Kondensor, der Licht aus einem Winkel durchlässt. Das abgewinkelte Licht bietet einen größeren Kontrast, um Details zu sehen. Die Probe sieht heller aus als der Hintergrund. Dunkelfeldmikroskope ermöglichen eine bessere Beobachtung von lebenden Proben.
Phasenkontrastmikroskope verwenden spezielle Objektive und einen modifizierten Kondensator, so dass Probendetails im Gegensatz zum umgebenden Material sichtbar werden, auch wenn die Probe und das umgebende Material optisch ähnlich sind. Der Kondensor und die Objektivlinse verstärken sogar geringfügige Unterschiede in der Lichtdurchlässigkeit und -brechung und erhöhen so den Kontrast. Wie bei den Hellfeldmikroskopen erscheint die Probe dunkler als das umgebende Material.
Ermitteln der Vergrößerung von Mikroskopen
Der Unterschied zwischen Handlinsen- und Mikroskopvergrößerungen ergibt sich aus der Anzahl der Linsen. Bei einer Lupe oder einer Handlinse ist die Vergrößerung auf die Einzellinse begrenzt. Da das Objektiv eine Brennweite vom Objektiv zum Fokuspunkt hat, ist die Vergrößerung fest eingestellt. 1673 brachte Antony van Leeuwenhoek die Welt mit einem einfachen Mikroskop oder einer Handlinse mit einer 300-fachen (300-fachen) tatsächlichen Vergrößerung in seine winzigen "Tierchen". Obwohl Leeuwenhoek eine bi-konkave Linse verwendete, die eine bessere Auflösung (weniger Verzerrung) des Bildes bot, verwenden die meisten Lupen eine konvexe Linse.
Um die Vergrößerung in Verbundmikroskopen zu ermitteln, muss die Vergrößerung jeder Linse bekannt sein, durch die das Bild läuft. Glücklicherweise sind die Linsen normalerweise markiert. Übliche Mikroskope im Klassenzimmer haben ein Okular, das das Objekt zehnmal (10x) größer als die tatsächliche Größe des Objekts macht. Die Objektivlinsen von Verbundmikroskopen sind an einem drehbaren Objektivrevolver angebracht, sodass der Betrachter die Vergrößerungsstufe durch Drehen des Objektivrevolvers auf ein anderes Objektiv ändern kann.
Um die Gesamtvergrößerung zu ermitteln, multiplizieren Sie die Vergrößerung der Linsen. Wenn Sie ein Objekt mit dem Objektiv mit der geringsten Vergrößerung betrachten, wird das Bild vom Objektiv 4x und vom Okular 10x vergrößert. Die Gesamtvergrößerung beträgt daher 4 × 10 = 40, sodass das Bild 40-mal (40-fach) größer als die tatsächliche Größe erscheint.
Jenseits von Mikroskop und Lupe
Computer und digitale Bildgebung haben die Fähigkeit von Wissenschaftlern, die mikroskopische Welt zu betrachten, erheblich erweitert.
Das konfokale Mikroskop könnte technisch gesehen als zusammengesetztes Mikroskop bezeichnet werden, da es mehr als eine Linse hat. Die Linsen und Spiegel fokussieren Laser, um Bilder von beleuchteten Schichten der Probe zu erzeugen. Diese Bilder passieren kleine Löcher und werden dort digital erfasst. Diese Bilder können dann gespeichert und zur Analyse bearbeitet werden.
Rasterelektronenmikroskope (REM) verwenden Elektronenbeleuchtung, um vergoldete Objekte abzutasten. Diese Scans erzeugen dreidimensionale Schwarzweißbilder des Äußeren von Objekten. Das REM verwendet eine elektrostatische Linse und mehrere elektromagnetische Linsen.
Transmissionselektronenmikroskope (TEM) verwenden auch Elektronenbeleuchtung mit einer elektrostatischen Linse und mehreren elektromagnetischen Linsen, um Scans von dünnen Schichten durch Objekte zu erzeugen. Die erzeugten Schwarzweißbilder erscheinen zweidimensional.
Bedeutung von Mikroskopen
Objektive waren älter als die frühesten Aufzeichnungen über ihre Verwendung im späten 13. Jahrhundert. Die menschliche Neugier verlangte beinahe, dass die Leute die Fähigkeit von Linsen bemerkten, sehr kleine Objekte zu untersuchen. Der arabische Gelehrte Al-Hazen aus dem 10. Jahrhundert stellte die Hypothese auf, dass das Licht in geraden Linien verläuft und das Sehen vom Licht abhängt, das von Objekten in die Augen des Betrachters reflektiert wird. Al-Hazen untersuchte Licht und Farbe unter Verwendung von Wassersphären.
Das erste Bild von Brillengläsern stammt jedoch aus dem Jahr 1350. Die Erfindung des ersten zusammengesetzten Mikroskops wurde Zacharias Janssen und seinem Vater Hans in den 1590er Jahren zugeschrieben. Ende 1609 stellte Galileo das zusammengesetzte Mikroskop auf den Kopf, um seine Beobachtungen des Himmels über ihm zu beginnen und die menschliche Wahrnehmung des Universums dauerhaft zu verändern. Robert Hooke erforschte mit seinem selbstgebauten Verbundlichtmikroskop die mikroskopische Welt, nannte das Muster, das er in Korkscheiben sah, "Zellen" und veröffentlichte seine zahlreichen Beobachtungen in "Micrographia" (1665). Studien von Hooke und Leeuwenhoek führten schließlich zu Keimtheorie und moderner Medizin.