Lichtmikroskop
Wie ist das Lichtmikroskop aufgebaut und wie funktioniert es? Und was unterscheidet die Hellfeld- von der Dunkelfeldmikroskopie? All das erfährst du hier und im Video dazu!
Inhaltsübersicht
Lichtmikroskop einfach erklärt
Ein Lichtmikroskop ist ein Gerät, mit dem sehr kleine Dinge angeschaut werden können, die mit dem bloßen Auge nicht sichtbar sind, wie zum Beispiel die Zellen der Zwiebelhaut. Das funktioniert über eine Vergrößerung durch die verschiedenen Linsen im Mikroskop. Du kannst das Präparat — also den betrachteten Gegenstand — dabei bis zu 1.500-fach vergrößern und sogar einzelne Bestandteile der Zelle betrachten.
Du kannst zwischen zwei verschiedenen Arten von Mikroskopie unterscheiden: der Dunkelfeld- und der Hellfeldmikroskopie. Sie unterscheiden sich in dem Kontrast des Bildes. Im Biologieunterricht und in der Forschung wird häufig das Lichtmikroskop verwendet.
Lichtmikroskop Aufbau
Damit du den Aufbau besser verstehen kannst, siehst du hier eine beschriftete Abbildung eines Mikroskops:
Ein Lichtmikroskop besteht 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.
Lichtmikroskop Bestandteile
Den Aufbau des Lichtmikroskops solltest du unbedingt kennen, da es in der Forschung und im Biologieunterricht regelmäßig genutzt wird. Im folgenden stellen wir die die einzelnen Bestandteile des Mikroskops mit ihren Funktionen vor, damit dir die Beschriftung leichter fällt:
- Objekt: Das Präparat, das du betrachtest, wird auch als Objekt bezeichnet. Das kann zum Beispiel das Laubblatt einer Pflanze sein.
- Okular: Das Okular sitzt ganz oben auf dem Lichtmikroskop. Du schaust durch es hindurch, um das Präparat zu betrachten. Es enthält Linsen, also kleine gekrümmte Scheiben, und dient der erneuten Vergrößerung des betrachteten Objekts.
- Tubus: Der Tubus liegt unter dem Okular. Dabei handelt es sich um einen Zylinder, der den Abstand zwischen Okular und Objektiv vergrößert. Auf diese Weise wird das Bild das du später siehst größer. Dabei kannst du dir merken: Je länger der Tubus, desto größer das Bild.
- Objektive: Die Objektive eines Mikroskops sind auf das Objekt gerichtet. Sie fangen das Licht aus der Lichtquelle auf und erzeugen so ein Zwischenbild des beleuchteten Objekts. Durch ihre Linsen können sie das betrachtete Objekt zusätzlich vergrößern, so wie eine Lupe. Das erzeugte Zwischenbild gelangt dann durch den Tubus zum Okular.
- Objektivrevolver: Um mit einem Mikroskop verschiedene Vergrößerungen möglich zu machen, hat ein Mikroskop häufig verschiedene Objektive. Die sind dann an einem Objektivrevolver befestigt. Dabei handelt es sich um eine Halterung, die du drehen kannst, je nachdem welche Vergrößerung du benötigst. Damit kannst du das passende Objektiv auf das Präparat richten.
- Objekttisch: Das Objektiv ist auf den Objekttisch gerichtet, denn hier liegt das Objekt, welches du untersuchen möchtest.
- Objektträger und -halter/-klammern: Das Objekt liegt nicht direkt auf dem Objekttisch, sondern auf einer kleinen Glasscheibe, dem Objektträger. Dieser ist da, um das Mikroskop zu schützen und um das Objekt bequem verschieben zu können. Damit der Objektträger beim Betrachten nicht verrutscht, ist er mit den Objekthaltern fixiert.
- Grob- und Feintrieb: Am Mikroskop befinden sich zwei Räder, der Grob- und der Feintrieb. Mit ihnen kannst du das Bild — wie bei einem Fernglas — scharf stellen.
- Kondensor: Der Kondensor befindet sich unter dem Objekttisch. Seine Aufgabe ist es, das Licht zu bündeln und auf das Objekt zu richten, damit es hell genug ist. Zusätzlich wirkt er als Blende. Das bedeutet, dass du hier einstellen kannst, wie viel Licht durch ihn hindurch gelangt.
- Lichtquelle: Die Lichtquelle dient der Beleuchtung des Objektes. Auf diese Weise kannst du die Strukturen die du dir anschauen möchtest (zum Beispiel die Chloroplasten eines Laubblattes) besser erkennen. 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.
- Stativ und Mikroskop-Fuß: Alle wichtigen 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. Die Strahlen passieren dann die Linsensysteme und breiten sich bis zu dem Okular durch das Mikroskop aus. Dort kannst du sie schließlich als vergrößertes Bild des Objekts sehen.
Die Art, wie sich die Lichtstrahlen durch das Lichtmikroskop ausbreiten, wird Strahlengang genannt.
Den Weg durch das Mikroskop — also den Ablauf beim Betrachten eines Objekts — haben wir dir hier Schritt für Schritt zusammengefasst:
- Das Licht der Lichtquelle trifft durch eine kleine Scheibe im Objekttisch und durch den Objektträger hindurch auf das Objekt.
- Dann durchdringt es dann dünne Objekt und gelangt zum Objektiv.
- Im Objektiv befindet sich eine Linse, welche das Bild des Präparates zum ersten Mal vergrößert.
- Dabei entsteht ein vergrößertes und seitenverkehrtes Bild vom Objekt. Du nennst es reelles Zwischenbild (rechter, kleiner Pfeil).
- Anschließend gelangen die Strahlen durch den Tubulus in das Okular.
- Im Okular des Mikroskops findet dann eine zweite Vergrößerung statt. Dabei entsteht ein sogenanntes virtuelles Bild. Es ist stark vergrößert und nicht seitenverkehrt, also wie bei einer Lupe (großer Pfeil). Dabei handelt es sich um das Bild das du siehst, wenn du in ein Lichtmikroskop hineinschaust.
Übrigens: Das virtuelle Bild trägt seinen Namen, weil es für dich nicht nur größer aussieht, sondern auch, als ob es weiter entfernt wäre als es tatsächlich ist. So ist es beispielsweise auch beim Lesen mit einer Lupe.
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 in der Regel nur die Zellwand , die Zellmembran und die Kernmembran erkennen. Teilweise kannst du auch die Chloroplasten (bei sehr grünen Pflanzen) und die Zellsaftvakuole sehen.
Schau dir am besten gleich unser Video zum Aufbau der Pflanzenzelle an. Dort erklären wir dir Schritt für Schritt, wie sie aufgebaut ist und wie du sie beschriftest!
Vergrößerung Lichtmikroskop
Die Vergrößerung beim Mikroskopieren kannst du ganz einfach berechnen. Dafür multiplizierst du einfach die Vergrößerung des Objektives mit der Vergrößerung des Okulars.
Gesamtvergrößerung = Objektivvergrößerung • Okularvergrößerung
Wenn du bei einem Mikroskop zum Beispiel ein Objektiv mit 40-facher und ein Okular mit 10-facher Vergrößerung verwendest, erhältst du eine Gesamtvergrößerung von 400. Das bedeutet, dass du das betrachtete Objekt 400-mal größer siehst, als es in der Realität ist.
Auflösungsvermögen Lichtmikroskop
Ein Lichtmikroskop hat eine Auflösung von bis zu 0,5 μm. Das bedeutet, dass zwei Punkte mindestens 0,5 μm voneinander entfernt sein müssen, damit sie durch ein Lichtmikroskop noch als zwei getrennte Punkte zu erkennen sind.
Dauerpräparat
Das Dauerpräparat ist ein schon fertiges Präparat. Das zu untersuchende Objekt ist dabei in Glycerin oder Kunstharz eingelegt und dadurch haltbar gemacht. Es ist extrem dünn geschnitten und am Ende nur etwa 10-100 μm dick. Zum Vergleich: Ein dünnes Blatt Papier ist etwa 120 μm dick. Mit einem Lichtmikroskop kannst du das Objekt nun bis zu 1.500-fach vergrößern.
Frischpräparat
Musst du das Präparat selbst herstellen, handelt es sich um ein sogenanntes Frischpräparat. Das wird im Unterricht häufig gemacht, um die Zellen der Zwiebelhaut oder der Wasserpest anzuschauen.
- Du schneidest 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 den Wassertropfen mit dem Objekt legst du dann ein Deckgläschen und versuchst dabei keine Luftblasen entstehen zu lassen.
- Fertig ist dein Frischpräparat, welches du dann ausgiebig unter dem Mikroskop 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.
Hellfeldmikroskopie und Dunkelfeldmikroskopie
Du kannst bei der Lichtmikroskopie die zwei Verfahren Dunkelfeldmikroskopie und Hellfeldmikroskopie einsetzen. Diese unterscheiden sich in den Kontrasten der Bilder.
In der folgenden Darstellung kannst du den Unterschied zwischen dem Bild bei einer Hellfeldmikroskopie im Vergleich zu einer Dunkelfeldmikroskopie sehen:
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.
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 zu 1000-fach vergrößern.
Zusammenfassung
- Lichtmikroskope können Objekte vergrößern.
- Das Lichtmikroskop besteht aus zwei Linsensystemen: Okular und Objektiv.
- Das Objekt wird mit Licht bestrahlt. Dieser Lichtstrahl läuft durch die Linsensysteme, wodurch das Bild des Objektes vergrößert wird.
- Die maximale Vergrößerung ist ca. 1.500-fach.
- Frischpräparat und Dauerpräparat sind die häufigsten Arten der Präparate.
- Du unterscheidest zwischen Hellfeldmikroskopie und Dunkelfeldmikroskopie.
Elektronenmikroskop
Wie du bereits erfahren hast, kannst du sehr kleine Dinge mit einem Lichtmikroskop betrachten. Was aber, wenn dein Objekt auch dafür zu klein ist? Dann verwendest du ein Elektronenmikroskop, denn es vergrößert dein Objekt noch einmal 1.000-fach stärker als ein Lichtmikroskop; du kannst also noch stärker in dein Präparat reinzoomen. Damit könntest du also nicht nur eine gesamte einzelne Zelle erkennen, sondern sogar ihre DNA, also ihr Erbgut.
Schau dir als nächstes unser Video zum Elektronenmikroskop an und erfahre alles darüber, wie es aufgebaut ist und was du damit noch alles sehen könntest!
