27  Licht-Mikroskopie

27.1  Lernziele

Das Licht-Mikroskop ist heute überall dort, wo es auf die Untersuchung kleiner Strukturen bis zur Größenordnung der Lichtwellenlänge ankommt, ein unersetzliches Beobachtungsinstrument, sei es in der Biologie zur Beobachtung von Zellen und ihren Bestandteilen, in der Metallurgie zur Gefügeuntersuchung oder in der Halbleiterindustrie zur Feststellung von Defekten in hochintegrierten Schaltungen. Der Versuch soll Kenntnisse über den prinzipiellen Aufbau eines zusammenge setzten abbildenden optischen Systems und die verschiedenen gebräuchlichen Mikroskopierverfahren vermitteln sowie eine gewisse Übung im Umgang mit Mikroskopen ermöglichen.

27.2  Lerninhalte

1. optische Abbildung, Abbildungsgleichung, Abbildungsfehler, Korrekturmöglichkeiten bei den einzelnen Abbildungsfehlern
2. Köhlersche Beleuchtung
3. Beugung, Auflösungsvermögen des Mikroskops
4. Hellfeld- und Dunkelfeld-Mikroskopie bei Durchlicht und Auflicht
5. Amplituden- und Phasen-Objekte, kontrastverstärkende Verfahren wie Phasenkontrast und Differential-Interferenzkontrast, Brechzahlmessung mit der Immersionsmethode
6. Polarisation des Lichts, Doppelbrechung, optische Aktivität, Erzeugung und Detektion polarisierten Lichts, Messung der Doppelbrechung über Gangunter schiedsmessungen mit Kompensatoren, Interferenzfarben, Flüssigkristalle

27.3  Aufgaben

27.3.1  Erster Versuchstag: Hellfeld- und Phasenkontrast-Mikroskopie

1. Einlegen und Scharfstellen eines Objekts (Insektenflügel), Einstellen der Beleuchtung
2. Beobachtung eines Farbdias (Aufnahme von Monitor)
3. Phasenkontrast-Einrichtung justieren, Untersuchung eines Glimmerplättchens, Vergleich von Hellfeld- und Phasenkontrastbild
   ’tem Beobachtung von Epithelzellen aus der Mundhöhle mit Hellfeld- und Phasenkontrast-Verfahren
4. Heiztisch montieren, Beleuchtung neu einstellen, Temperatureichung bei offenem Heiztisch (wegen geringem Arbeitsabstand der Phasenkontrastobjektive) durch Beobachtung des Schmelzens von Paraffin
5. Brechungsindexbestimmung nach der Immersionsmethode mit Phasenkontrastverfahren über Temperaturvariation (NaCl in Nitrobenzol)

27.3.2  Zweiter Versuchstag: Polarisations-Mikroskopie

1. Temperatureichung bei geschlossenem Heiztisch durch Beobachtung des Schmelzens von Paraffin
2. Beobachtung und Bestimmung der Temperatur des Phasenübergangs flüssig -flüssigkristallin eines nematischen und eines smektischen Flüssigkristalls zwischen gekreuzten Polarisatoren; danach Heiztisch abmontieren
3. Beobachtung der unterschiedlichen Interferenzfarben von Glimmer bei Schichtdickenänderungen
4. Eichung des Kipp-Kompensators mit λ-Plättchen und λ∕4 -Plättchen; danach Bestimmung des Gangunterschieds eines Glimmerstücks
5. Beobachtung einer Flüssigkristall-Zelle bei verschiedenen angelegten Spannungen zwischen gekreuzten Polarisatoren und Bestimmung des jeweiligen Gangunterschieds

27.4  Literatur

Bergmann, Schäfer

Lehrbuch der Experimentalphysik Band 111, Optik , Walter de Gruyter 1978 (7. Auflage)

H. Beyer

Theorie und Praxis des Phasenkontrastverfahrens; Akademische Verlagsgesellschaft 1965

H. Beyer, H. Riesenberg

Handbuch der Mikroskopie, VEB Verlag Technik 1988

D. Gerlach

Das Lichtmikroskop Thieme-Verlag 1976

27.5  Hinweise

Beim Scharfstellen darauf achtgeben, daß das Objektiv nicht auf das Objekt drückt (Gefahr der Zerstörung von Objektiv und Objekt, ein Objektiv kostet ca. DM 1500)

Leuchtfeldblende nach jedem Objektivwechsel erneut richtig einstellen bei Phasenkontrast-Beobachtung Aperturblende vollständig öffnen

bei Temperaturbestimmungen wegen der Trägheit des Systems stets einen Mittelwert aus Temperaturmessungen bei fallender und bei steigender Temperatur bilden

zur Dokumentation werden Bilder über einen Videoprinter ausgegeben (sparsam damit umgehen, ein Farbbild vom Videoprinter kostet ca. DM 1,50)