Cytologie

Lichtmikroskop

Wie ist das Lichtmikroskop aufgebaut und wie funktioniert es? Hier erklären wir dir alles zur Funktionsweise eines Lichtmikroskops und zur Hellfeld- und Dunkelfeldmikroskopie.

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Inhaltsübersicht

Lichtmikroskop einfach erklärt

Mit einem Lichtmikroskop kannst du extrem kleine Dinge, wie zum Beispiel die Zellen der Zwiebelhaut, anschauen. Du kannst dabei mit dem Mikroskop das Präparat bis zu 1.500-fach vergrößern und sogar Bestandteile der Zelle betrachten. Diese Vergrößerung wird durch verschiedene Linsen ermöglicht.

Du kannst zwischen der Dunkelfeld- und der Hellfeldmikroskokopie differenzieren. Diese unterscheiden sich in dem Kontrast des Bildes. Das Lichtmikroskop wird sehr häufig in der Biologie und in der Forschung verwendet.

Lichtmikroskop Aufbau

Ein Lichtmikroskop besteht es aus zwei Linsensystemen. Diese befinden sich im Okular und im Objektiv. Das Objekt, also der Gegenstand, den du dir genauer anschauen möchtest, legst du auf den Objektträger. Er wird von der Lichtquelle angestrahlt. Der Lichtstrahl gelangt durch das Objekt hindurch zu den Linsen, wo der Strahl vergrößert wird.

%<img class="" src="https://www.lichtmikroskop.net/bilder/mikroskop-aufbau.jpg" alt="Mikroskop Aufbau" width="209" height="241" />Beschreibung: Aufbau des Lichtmikroskopes. Alt-Text: Okular, Objektiv, Linsensysteme, Mikroskop

Lichtmikroskop Bestandteile

Den Bau des Lichtmikroskops und seine Bestandteile solltest du unbedingt kennen, da es in der Forschung und im Biologieunterricht regelmäßig genutzt wird.

Das Okular sitzt ganz oben auf dem Lichtmikroskop. Es enthält Linsen und dient somit der Vergrößerung eines Präparats. Unter einer solchen Linse kannst du dir zwei kleine, gekrümmte Scheiben vorstellen, die aneinandergelegt sind.

Das Präparat wird auch als Objekt bezeichnet. Das kann zum Beispiel ein Laubblatt einer Pflanze sein. An das Okular legst du dein Auge an, um das Objekt zu betrachten.

Der Tubus liegt unter dem Okular. Er ist eine Art Röhre und vergrößert den Abstand zwischen Okular und Objektiv. Somit vergrößert der Tubus die Brennweite und das Bild wird umso größer, je länger der Tubus ist. Wenn du mit einer Taschenlampe auf eine Wand leuchtest, wird die helle Stelle an der Wand auch umso größer, je weiter du zurück gehst. %Videoverweis: Brennweite / Linsen (Optik ist noch nicht verfügbar)

Der Objektivrevolver trägt verschiedene Objektive, welche auch Linsen enthalten. Ein Lichtmikroskop kann mehrere Objektive besitzen. Du kannst den Objektivrevolver drehen, um ein anderes Objektiv auf das Präparat zu richten. Die Objektive besitzen unterschiedlich starke Linsen. Dadurch erzeugen sie auch unterschiedliche Vergrößerungen. Jede Lupe beispielsweise erzeugt ja auch unterschiedliche Vergrößerungen, da in jeder eine andere Linse eingebaut ist.

Das Objekt auf dem Objektträger wird auf dem Objekttisch platziert und mit den Objekthaltern festgehalten.

Die Lichtquelle dient der Beleuchtung des Objektes, damit die Strukturen (zum Beispiel die Chloroplasten eines Laubblattes), die du dir anschauen möchtest, besser zu sehen sind. Je nach Art des Mikroskops kommt das Licht von unten, der Seite oder von oben. Die Lichtquelle kann dabei eine Lampe sein oder ein Spiegel, mit welchem du das Licht aus der Umgebung auf das Objekt richtest.

Mit dem Grob- und Feintrieb kannst du dann das Bild scharf stellen. Das kannst du dir wie bei einem Fernglas vorstellen. Dort gibt es auch ein Rad, um das Bild scharf zu stellen.

All diese Bestandteile des Lichtmikroskops werden von dem Stativ gehalten. Dadurch ist das Mikroskop sehr stabil und die Einzelteile verrutschen nicht. Das Stativ steht wiederum auf dem Mikroskop-Fuß.

Lichtmikroskop Funktion

Das Wichtigste am Lichtmikroskop sind die Linsensysteme, denn sie vergrößern das Bild des Objektes, welches du betrachtest.

Die Lichtquelle strahlt zunächst Licht auf das Objekt. Da dieses sehr dünn ist, gelangt das Licht hindurch und läuft durch das Mikroskop. Wenn du ein weißes Blatt Papier vor eine Lampe hältst, wird es ja trotzdem heller im Raum. Die Art, wie sich die Lichtstrahlen durch das Lichtmikroskop ausbreiten, wird Strahlengang genanntDie Strahlen breiten sich bis zu dem Okular durch das Mikroskop aus und passieren dabei die Linsensysteme.

%<img class="" src="https://www.lichtmikroskop.net/funktionsweise/bilder/mikroskop-funktion.png" alt="Mikroskop Funktionsweise" width="187" height="292" />Beschreibung: Strahlengang durch das Lichtmikroskop.Alt-Text: Linsensysteme, Okular, Lichtquelle, Linse, Objektiv

Im Objektiv befindet sich eine Linse, welche das Bild des Präparates zum ersten Mal vergrößert. Dabei entsteht ein reelles (=wirklich vorhandenes Bild) und umgedrehtes Zwischenbild (rechter, kleiner Pfeil). Im Okular des Mikroskops findet dann eine zweite Vergrößerung statt. Dabei entsteht ein virtuelles, stark vergrößertes Bild (großer Pfeil). Dieses siehst du, wenn du in dein Lichtmikroskop hineinschaust.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.av.ph.tum.de/Experiment/3000/Grafik/b30642.gif" alt="3064 Strahlengang: Lupe, Mikroskop und Fernrohr (Kepler,Galilei)" width="461" height="140" data-iml="152230" />Beschreibung: Vergrößerung im Lichtmikroskop. Alt-Text: Objektiv, Okular, Linsen, Vergrößerung, reeles Bild, virtuelles Bild

Lichtmikroskop Pflanzenzelle

Oft schaust du dir im Unterricht verschiedene Pflanzenzellen an. Das sind meist die Zwiebelhaut oder die Wasserpest. Doch da das Lichtmikroskop nur eine Vergrößerung von etwa 1.500 hat, kannst du damit meistens nur die Zellwand , die Zellmembran und die Kernmembran erkennen. Teilweise kannst du auch die Chloroplasten (bei sehr grünen Pflanzen) und die Zellsaftvakuole sehen.

Vergrößerung Lichtmikroskop

Die Vergrößerung beim Mikroskopieren kannst du ganz einfach berechnen. Du multiplizierst einfach die Vergrößerung des Objektives mit der Vergrößerung des Okulars.

Gesamtvergrößerung = Objektivvergrößerung \cdot Okularvergrößerung

Auflösungsvermögen Lichtmikroskop

Ein Lichtmikroskop hat eine Auflösung von bis zu 0,5 μm. Das bedeutet, dass zwei Punkte mindestens 0,5 μm auseinander sein müssen, damit sie durch ein Lichtmikroskop noch als zwei getrennte Punkte zu sehen sind.

Präparate zum Mikroskopieren

Wenn du im Unterricht mikroskopierst, wirst du mit verschiedenen Arten von Präparaten arbeiten. Das sind meistens das Dauerpräparat und das Frischpräparat.

Das Dauerpräparat ist ein schon fertiges Präparat. Das zu untersuchende Objekt ist dabei in Glycerin oder Kunstharz eingelegt und wird dadurch haltbar. Daraufhin wird es extrem dünn geschnitten. Es ist etwa 10-100 μm dick. Zum Vergleich: Ein Blatt Papier ist etwa 1.000 mal dicker. Mit einem Lichtmikroskop kannst du das Objekt nun bis zu 1.500-fach vergrößern.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.mikroskope.net/out/pictures/master/product/1/21f9881d45348e46b99d906873c342c8_e011468.jpg" alt="Konus Dauerpräparate: Biologie: Die Zelle und tierisches Gewebe | hier  online bestellen" width="273" height="273" data-iml="37840" />Beschreibung: Dauerpräparat. Alt-Text: Mikroskop, Objekt, Präparat, Vergrößerung

Oft musst du aber ein Präparat selbst herstellen, nämlich das Frischpräparat. Das wird im Unterricht häufig gemacht, um die Zellen der Zwiebelhaut oder der Wasserpest anzuschauen. Dafür schneidest du mit einem Messer oder einer Rasierklinge ein kleines, dünnes Stück aus dem zu untersuchenden Objekt. Dieses legst du in einen Wassertropfen, den du vorher auf dem Objektträger platzierst. Auf diesen Wassertropfen legst du dann eine Deckgläschen und versuchst dabei, keine Luftblasen entstehen zu lassen. Und fertig ist dein Frischpräparat, welches du dann ausgiebig unter dem Lichtmikroskop untersuchen kannst.

In der Forschung wird häufig ein Ausstrichpräparat verwendet. Dabei werden Organismen in Flüssigkeiten untersucht. Das können zum Beispiel Bakterien oder Viren im Speichel oder Blut sein. Dafür wird die Flüssigkeit auf dem Objektträger ausgestrichen. Stell dir vor, du streichst mit einem feuchten Wattestäbchen über den Objektträger. Dabei verteilst du die Flüssigkeit sehr dünn auf dem Gläschen.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.digitalefolien.de/biologie/didaktik/tnpraep.gif" alt="Mediendatenbank Biologie, Mikroskopieren" width="330" height="243" data-iml="16950" />Beschreibung: Frischpräparat. Alt-Text: Mikroskop, Objekt, Präparat, Vergrößerung

Hellfeldmikroskopie und Dunkelfeldmikroskopie

Du kannst bei der Lichtmikroskopie die zwei Verfahren Dunkelfeldmikroskopie und Hellfeldmikroskopie einsetzen. Diese unterscheiden sich in den Kontrasten der Bilder.

Dunkelfeldmikroskopie

Bei der Dunkelfeldmikroskopie wird das Präparat durch helle Konturen auf einem dunklen Hintergrund dargestellt. Dabei untersuchst du eher Objekte, die fast durchsichtig sind. So ein Dunkelfeld erhältst du bei einem Auflichtmikroskop. Dabei wird das Präparat von Oben oder von der Seite beleuchtet. Es können also dicke Objekte oder auch kleine, lebende Tierchen angeschaut werden. Allerdings lässt sich das Bild nur etwa 100-fach vergrößern.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.sgk.swiss/assets/images/f/dfm2-626fdc4f.gif" alt="Dunkelfeldmikroskopie - Seegarten Klinik" data-iml="14800" />Beschreibung: Bild bei der Dunkelfeldmikroskopie. Alt-Text: Auflichtmikroskop,Dunkelfeld, Kontrast

Hellfeldmikroskopie

Wenn du durch ein einfaches Lichtmikroskop im Unterricht schaust, siehst du auf einem hellen Hintergrund dunkle Konturen. Diese Methode wird Hellfeldmikroskopie genannt. Sie wird bei einem Auflicht oder einem Durchlichtmikroskop verwendet. Das Durchlichtmikroskop kennst du höchstwahrscheinlich aus dem Schulunterricht. Dabei wird das Präparat von unten beleuchtet. Allerdings kannst du damit nur sehr dünne Objekte mikroskopieren, da das Licht durch das Präparat scheinen muss. Mit dem Hellfeldmikroskop kannst du bis 1000-fach vergrößern.

Hier siehst du nochmal den Unterschied zwischen der Hellfeld- und Dunkelfeldmikroskopie:

%<img class="n3VNCb" src="https://www.mikroskop-test.com/wp-content/uploads/2016/03/Schizosaccharomyces_pombe_division.jpg" alt="ᐅ Dunkelfeldmikroskopie Funktionsweise Schnell & Einfach erklärt!" width="417" height="344" data-noaft="1" />Beschreibung: Vergleich der Bilder bei der Hellfeld- und Dunkelfeldmikroskopie. Alt-Text: Mikroskop, Hellfeld, Dunkelfeld, Kontrast,Mikroskopie, Auflichtmikroskop, Durchlichtmikroskop

Zusammenfassung
  • Lichtmikroskope können Objekte vergrößern
  • Das Lichtmikroskop besteht aus zwei Linsensystemen: Okular und Objektiv
  • Objekt wird mit Licht bestrahlt. Dieser Lichtstrahl läuft durch die Linsensysteme, wodurch das Bild des Objektes vergrößert wird
  • Vergrößerung bis ca.  1.500-fach
  • Häufigste Arten der Präparate: Frischpräparat und Dauerpräparat
  • Unterscheidung in Hellfeldmikroskopie und Dunkelfeldmikroskopie

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