Optisches System
Die Hauptaufgabe des optischen Systems besteht darin, ein vergrößertes Bild des untersuchten Objekts auf der Netzhaut des Betrachters zu erzeugen. Dieses System besteht aus zwei Hauptkomponenten, die im Tubus befestigt sind.
Das Objektiv befindet sich im unteren Teil des Tubus und ist direkt dem Präparat zugewandt. Es handelt sich um ein komplexes Linsensystem, das in zwei Typen unterteilt wird:
- Trockenobjektive: arbeiten in normaler Luftumgebung. Sie haben Standardvergrößerungen: $\times4$, $\times8$, $\times10$, $\times20$, $\times40$.
- Immersionsobjektive: sind für starke Vergrößerungen ($\times90$) bestimmt. Für ihren Betrieb muss die Linse in ein spezielles Medium eingetaucht werden — einen Tropfen Zedernöl, der auf das Deckglas aufgetragen wird.
Das Okular befindet sich im oberen Teil des Tubus und ist dem Auge des Untersuchers zugewandt. Okulare sind austauschbare Elemente mit einer Vergrößerung von $\times7$, $\times10$ oder $\times15$.
Um die resultierende Vergrößerung zu ermitteln, müssen die Werte von Objektiv und Okular multipliziert werden. Bei Verwendung eines $\times20$-Objektivs und eines $\times10$-Okulars beträgt die Endvergrößerung beispielsweise das 200-fache.
Beleuchtungssystem
Das Beleuchtungssystem ist für den Lichtdurchgang durch das untersuchte Präparat verantwortlich. Seine Komponenten sind exakt entlang des Lichtstrahls angeordnet.
- Lichtquelle: kann in die Konstruktion integriert oder extern sein (Tischlampe, natürliches Licht aus dem Fenster).
- Spiegel: lenkt die Lichtstrahlen von unten auf das Präparat. Er hat zwei Arbeitsflächen. Die flesche Fläche wird bei Tageslicht verwendet, da die Sonne parallele Strahlen wirft. Die konkave Fläche wird bei künstlichem Licht (von einer Lampe) benötigt, um divergierende Strahlen zu bündeln. Bei modernen Modellen mit integrierter Beleuchtung fehlt der Spiegel möglicherweise.
- Blende: reguliert den Lichtstrom. Sie besteht aus undurchsichtigen Lamellen, die eine Öffnung mit veränderlichem Durchmesser bilden. Bei der Arbeit mit geringer Vergrößerung wird die Öffnung verengt, um die sphärische Aberration zu eliminieren, während sie bei hoher Vergrößerung geöffnet wird.
- Kondensor: ein Linsensystem, das die Lichtstrahlen sammelt und exakt auf dem Präparat fokussiert. Der Fokus kann durch Heben oder Senken des Kondensors mithilfe einer speziellen Schraube eingestellt werden. Oft ist dieses Element konstruktiv mit der Blende kombiniert.
Mechanisches System
Das mechanische System erfüllt eine Gerüstfunktion. Es ist notwendig, um die Optik zu fixieren und Manipulationen am Untersuchungsobjekt vorzunehmen.
Zu den tragenden Hauptbaugruppen gehören das Stativ und die Säule. Die optischen Elemente befinden sich in einem Rohr, das als Tubus bezeichnet wird, und das Präparat selbst wird auf dem Objekttisch platziert.
Zur Schärfeeinstellung werden spezielle Fokussiermechanismen — Schrauben — verwendet. Sie sind mit der Säule verbunden und ermöglichen es, diese zusammen mit dem Tubus anzuheben oder abzusenken:
- Grobtrieb (Makrometerschraube) wird für die Grobeinstellung und nur bei geringer Vergrößerung verwendet.
- Feintrieb (Mikrometerschraube) ist für die präzise Fokussierung bei starker Vergrößerung erforderlich.
Zudem umfasst das mechanische System Mechanismen zur Bewegung des Objekttischs in horizontaler Ebene, wodurch das Objekt exakt unter der Objektivlinse positioniert werden kann.
Prinzipien der Mikroskopie und Strahlengang
Da die Untersuchung im Durchlicht erfolgt, muss das histologische Präparat äußerst dünn und transparent sein. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Optik ein umgekehrtes Bild erzeugt.
Das Licht nimmt einen genau definierten Weg von der Quelle zum Auge des Untersuchers:
- Lichtquelle.
- Spiegel (lenkt den Lichtstrom nach oben).
- Blende und Kondensor (begrenzen und fokussieren die Strahlen auf das Objekt).
- Präparat.
- Objektiv (erzeugt ein primär vergrößertes Bild).
- Tubus (überträgt das Bild).
- Okular (leitet das Bild für die visuelle Wahrnehmung weiter).
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Worin liegt der physikalische Sinn der Verwendung von Zedernöl?
Der physikalische Sinn der Verwendung von Zedernöl bei der Immersionsmikroskopie liegt darin, die abrupte Änderung des Brechungsindex der Lichtstrahlen im Luftraum zu beseitigen. Ein Tropfen Öl wird auf das Deckglas aufgetragen und zwischen Objektiv und Präparat platziert; dies beseitigt die Lufteinschlüsse. Bei Verwendung eines Immersionsobjektivs erhöht sich die Vergrößerung auf das 1000-fache.
Wie hoch ist das Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops?
Das Auflösungsvermögen ist der minimale Abstand zwischen zwei getrennt wahrnehmbaren Punkten. Beim Lichtmikroskop beträgt es etwa 0,25 µm.
Für die Lichtmikroskopie sind zudem folgende Werte angegeben:
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Theoretische Auflösung | 0,2 µm |
| Praktische Auflösung | 0,4 µm |
Welche Arten von Objektivaberrationen gibt es neben der sphärischen?
Neben der sphärischen Aberration treten im optischen System des Mikroskops chromatische Abbildungsfehler und Bildfeldwölbung auf. Zur Kompensation dieser Mängel werden spezielle Objektivtypen eingesetzt:
- Achromate — korrigieren die Chromasie für zwei Farben.
- Apochromate — korrigieren die Chromasie für drei Farben.
- Planobjektive — beseitigen die Bildfeldwölbung.
Der Strahlengang lässt sich von unten nach oben leicht merken: Quelle → Spiegel → Kondensor/Blende → Präparat → Objektiv → Tubus → Okular.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Wie berechnet man die Gesamtvergrößerung des Mikroskops?
Es ist notwendig, den Vergrößerungswert des Objektivs mit dem Vergrößerungswert des Okulars zu multiplizieren. Zum Beispiel ergeben ein 40x-Objektiv und ein 10x-Okular eine Gesamtfunktionsvergrößerung von dem 400-fachen.
Wofür wird Zedernöl verwendet?
Es wird bei der Arbeit mit Immersionsobjektiven (Vergrößerung ×90) eingesetzt. Das Öl wird auf das Deckglas aufgetragen und dient als Medium, in das die Objektivlinse eintaucht.
Welche Seite des Spiegels sollte bei der Arbeit mit einer Tischlampe gewählt werden?
Es sollte die konkave Oberfläche des Spiegels verwendet werden. Sie hilft dabei, die divergierenden Strahlen einer künstlichen Lichtquelle zu bündeln.
Warum muss die Irisblende bei geringer Vergrößerung geschlossen werden?
Das Verengen der Blendenöffnung bei geringer Vergrößerung ist notwendig, um den Lichtstrom zu begrenzen und die sphärische Aberration zu beseitigen.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Das Funktionsprinzip von Trocken- und Immersionsobjektiven
- Sphärische Aberration und Methoden zu ihrer Behebung
- Regeln für die Positionierung des Objekts auf dem Objekttisch
- Besonderheiten der Entstehung des umgekehrten Bildes
Arbeiten Sie das Thema komplett im Kurs «Histologie» durch
Hier ist die Zusammenfassung. Im Kurs finden Sie alles, was in Vorlesung und Prüfung gefragt wird.
- Vollständiges Methodikhandbuch zum Thema „Aufbau des Lichtmikroskops“ und 3.485 weitere Seiten des Fachs
- Aufgaben und Tests nach jedem Thema – wie beim Kolloquium
- Der KI-Tutor beantwortet Ihre Fragen zum Thema jederzeit
- 137 Videolektionen zum Fach
Weitere Themen des Kapitels „Histologische Untersuchungstechnik“
Kostenlose Videolektionen: HistologieKurze Lektionen mit Skripten — ganz ohne Registrierung.
Das Material wurde von Dozenten von WhiteCoat Pro nach dem Lehrplan medizinischer Hochschulen erstellt. Es hat Bildungscharakter.