Mikroskope dienen der vergrößerten Darstellung von kleinen Objekten. Die mit einem Lichtmikroskop maximal zu erzielende Vergrößerung beläuft sich auf ca. 1000-fach. Es gibt eine Reihe von einfachen und günstigen Mikroskopen für die Erforschung des Mikrokosmos. Man benötigt zum Beispiel nur eine günstige Laserdiodenlinse und ein Smartphone oder eine Spritze und einen Laser…
Lasermikroskop
Hier (https://stoppi-homemade-physics.de/lasermikroskop/) habe ich ein echtes Lasermikroskop vorgestellt, mit dem man sogar die einzelnen Pits einer CD sehen kann. Es geht aber auch bedeutend einfacher. Für dieses Lasermikroskop benötigt man lediglich eine Pipette oder Spritze, einen Laser und etwas Stativmaterial. Der Aufbau ist sehr simpel:
Der kleine Wassertropfen am Ende der Pipette bzw. Spritze fungiert als Linse. Der parallel einfallende Laserstrahl wird durch den Tropfen divergent. Die 1-2 mm innerhalb des Wassertropfens werden auf diese Weise um ein Vielfaches vergrößert und können dann an einer Wand im abgedunkelten Raum betrachtet werden. Hierzu einige Berechnungen:
Wie man sieht, beträgt die Brennweite einer Kugellinse für kleine u-Werte (sprich der Strahl dringt nahe der optischen Achse in den Tropfen ein) den 1.5-fachen Radius. Die Brennweite ist vom Mittelpunkt des Tropfens mit dem Radius r gerechnet. Der Abstand hinter dem Tropfen beträgt somit für achsnahe Strahlen 0.5 · r.
Die zu erzielenden Vergrößerungen lassen sich auch mathematisch sehr leicht abschätzen. Für die Vergrößerung V gilt gleich V = H/h.
Konkret für einen Tropfen mit dem Radius r = 2 mm und einer Entfernung Tropfen-Wand von 3 m erzielt man mindestens 744-fache Vergrößerung.
Befindet sich das zu beobachtende Kleinstlebewesen etwa weiter innen im Tropfen, ist die erzielte Vergrößerung sogar noch größer. Bei größeren u-Werten nimmt die Vergrößerung ebenfalls zu.
Man erkennt sehr schön die Beugungsringe an den Schwebstoffen im Wasser. Anstelle der Pipette kann man es auch mit einer Spritze probieren.
Smartphone-Mikroskop
Für ein Smartphone-Mikroskop benötigt man nur eine Linse in Fassung für Laserdioden. Diese gibt es günstig auf ebay oder aliexpress:
Die Linse befestigt man einfach mit Klebeband vor dem Objektiv der Smartphone-Kamera:
Als erstes Testobjekt habe ich einen Maßstab mit 0.1 mm Teilung verwendet. Damit komme ich auf eine Auflösung von 2.44 µm pro Pixel.
Bein einer Hausfliege:
Zwiebel mit Zellstruktur:
DSLR-Mikroskop
Für DSLR-Kameras gibt es auf den üblichen Verkaufsplattformen Aufsätze mit einem Mikroskopobjektiv. Dieser Aufsatz wird dann anstelle eines Objektivs mit der Kamera verschraubt. In meinem Fall benötigte ich einen Aufsatz für Canon-Kameras:
Der Mikroskopadapter ist inzwischen aus China eingetroffen und so konnte ich erste Testaufnahmen machen. Ich bin aber mit dem Ergebnis nicht wirklich zufrieden. Die Auflösung beträgt nur 8.62 µm/Pixel und ist damit um einiges geringer als mit dem Smartphone-Mikroskop (siehe oben).
In meinem Optik-Fundus befand sich noch eine Webcam-Linse. Diese habe ich mit dem DSLR-Mikroskopaufsatz kombiniert, indem ich sie vorne in die Öffnung des Mikroskopobjektivs geschoben habe. Damit erziele ich nun eine Auflösung von beachtlichen 468 nm/Pixel. Ein Pixel entspricht also der Wellenlänge von blauem Licht, Heureka 🙂
Abschließend noch das Youtube-Video:
