Das Mikroskop

(Siehe Hecht, Optik [Hec, pp. 324]) (Siehe Pérez, Optik [Pér96, pp. 147]) (Siehe Tipler, Physik [TM04, pp. 1098])

Versuch zur Vorlesung: Lupe und Mikroskop (Versuchskarte O-081)

Strahlengang in einem Mikroskop

Bei einem Mikroskop ist ein Gegenstand so nahe am Brennpunkt einer Objektivlinse, dass ein stark vergrössertes Bild erzeugt wird. Dieses Bild, Zwischenbild genannt, wird in einer Ebene im Abstand $t$ vom zweiten Brennpunkt des Okulars erzeugt. Würde man in dieser Ebene eine Kamera anbringen, könnte man ein Bild des Gegenstandes aufnehmen. Der Abbildungsmassstab ist

$$V_{Objektiv} = \frac{t}{f_1}$$ (3..4)

Die Strahlen gehen jedoch weiter und werden von einer zweiten Linse, dem Okular weiterverarbeitet. Das Okular ist so platziert, dass das von der ersten Linse erzeugte Bild genau auf seinem Brennpunkt erzeugt wird. Die Strahlen aus der ersten Linse, dem Objektiv, werden nun so gebrochen, dass sie parallel sind. Dies ist die gleiche Funktion, wie sie die Lupe hatte. Nur das Auge, hier nicht eingezeichnet, kann wieder ein Bild formen, das nun aber sehr stark vergrössert ist.

Die Winkelvergrösserung des Okulars (Lupe) ist

$$V_{Okular} = \frac{s_0}{f_O}$$ (3..5)

Damit wird die Gesamtvergrösserung

$$V = V_{Objektiv}V_{Okular} = \frac{t s_0}{f_1 f_O}$$ (3..6)

In vielen Lehrbüchern findet man Zeichnungen, in denen die Lichtstrahlen beim Zwischenbild ihre Richtung ändern. Dies ist in Luft nicht möglich, und Streukörper gibt es in einem Mikroskoptubus nicht. Zur Konstruktion des Bildes ist diese Vorgehensweise jedoch gestattet.

Ein Objektiv mit der Vergrösserung 60 bei einer Tubuslänge von $180 mm$ hat eine Brennweite $f_1 = 3 mm$. Ein Okular mit der Vergrösserung 20 hat die Brennweite $f_O =12.5mm$.