Das Lichtmikroskop wurde um das Jahr 1590 herum erfunden, wahrscheinlich von dem Brillenschleifer Hans Janssen. Der Brite Robert Hooke ließ dann zum ersten Mal in der Geschichte der Biologie ein Mikroskop bauen, das aus mehreren Linsen bestand. Mit diesem einfachen Mikroskop sah Hooke 1665 zum ersten Mal Zellwände, als er Kork unter sein Mikroskop legte. Hooke prägte auch den Begriff "Zelle", weil das Korkgewebe unter dem Mikroskop so aussah, als bestünde es aus lauter kleinen Gefängniszellen.
Der Holländer Leeuwenhoek verbesserte das Mikroskop weiter; sein Mikroskop erreichte eine 270-fache Vergrößerung – ein großer wissenschaftlicher Fortschritt für die damalige Zeit.
Seitdem wurde das Lichtmikroskop kontinuierlich weiterentwickelt. Moderne Lichtmikroskope sehen zum Teil völlig anders aus als die ursprünglichen Geräte von Hooke und Leeuwenhoek.
➥Geschichte der Lichtmikroskopie
Auf dieser Seite im Biologie-Lexikon dieser Homepage wird auf die Anfänge der Lichtmikroskopie im 16. und 17. Jahrhundert näher eingegangen.
Bau und Funktion der Teile
Ein Lichtmikroskop der Firma Beck aus Kassel
Quelle: Eigenes Foto, Autor: Ulrich Helmich, Lizenz: Public Domain
Stativ (Griff). Dieser Teil des Mikroskops dient als Halterung für den Tubus und den Revolver sowie zum Transport des Mikroskops. Das Mikroskop wird mit der einen Hand am Griff gehalten, die andere Hand stützt den Fuß.
Grobtrieb. Der Grobtrieb ist ein großes Rad, mit dem man den Abstand zwischen Objekttisch und Objektiv verstellen kann, um die Bildschärfe grob einzustellen. Bei modernen Mikroskopen bewegt sich der Objekttisch dabei nach oben und unten.
Feintrieb. Ein kleines Rädchen, mit dem man den Abstand zwischen Objekt und Objektiv sehr fein regulieren kann. Zunächst stellt man die Schärfe mit dem Grobtrieb ein, anschließend erfolgt die Feinjustierung mit dem Feintrieb.
Für technisch Interessierte: Meistens sitzt der Objekttisch an einer senkrecht angeordneten Zahnstange. Der Grobtrieb ist mit einem größeren Zahnrad verbunden, das die Zahnstange bewegt. Der Feintrieb wirkt über ein kleineres Zahnrad, mit dem sich die Bewegung sehr fein dosieren lässt.
Objektive. Die Objektive sind der wichtigste und oft auch teuerste Teil des optischen Systems – ähnlich wie bei einer Kamera. Sie sind für die Primärvergrößerung verantwortlich. Einfache Objektive vergrößern 5×, 10× oder 20×, stärkere Objektive 40×, 60× oder 100×.
Die Frontlinsen eines Objektivs sind sehr empfindlich. Bei unvorsichtigem Arbeiten können sie mit dem Deckglas des Präparats kollidieren. Besonders bei längeren Objektiven (z. B. 40×, 60×, 100×) besteht diese Gefahr. Deshalb besitzen solche Objektive oft eine federnd gelagerte Frontlinse.
Ein typisches Schulmikroskop besitzt meist drei Objektive (z. B. 5×, 10× und 40×), bessere Geräte zusätzlich ein 100×-Objektiv.
Okulare. Die Okulare sind herausnehmbare Linsensysteme, die das vom Objektiv erzeugte Bild weiter vergrößern (typisch: 5× bis 20×).
Die Gesamtvergrößerung ergibt sich aus der Multiplikation von Objektiv- und Okularvergrößerung. Ein 40×-Objektiv mit einem 15×-Okular ergibt beispielsweise eine 600-fache Vergrößerung.
Tubus. Der Tubus ("Röhre") dient zur Aufnahme des Okulars. Neben dem Monokulartubus gibt es den Binokulartubus mit zwei Okularen, der das Arbeiten mit beiden Augen ermöglicht und die Augen entlastet.
Stereomikroskopie. Ein echtes räumliches Sehen ist mit einem Binokulartubus nicht möglich, da beide Okulare dasselbe Bild zeigen. Für stereoskopisches Sehen benötigt man ein Stereomikroskop mit zwei Objektiven.
Revolver. Der Revolver dient zum schnellen Wechseln der Objektive. Übliche Revolver besitzen vier Aufnahmen.
Objekt. Das Objekt gehört nicht zum Mikroskop selbst, wird aber der Vollständigkeit halber erwähnt. Es muss bei der Durchlichtmikroskopie sehr dünn sein, damit Licht hindurchtreten kann.
Kreuztisch. Ein mechanisches System, mit dem das Objekt präzise bewegt werden kann. Der Objektträger wird eingespannt und kann in zwei Richtungen verschoben werden.
Objekttisch. Der Objekttisch ist eine stabile Platte mit einer Öffnung. Durch diese fällt das Licht, das vom Kondensor gebündelt wird, auf das Objekt.
Kondensor. Ein System aus Linsen und Blende, das das Licht bündelt und auf das Objekt richtet. Spezialkondensoren ermöglichen Verfahren wie Dunkelfeld- oder Phasenkontrastmikroskopie.
Lichtquelle. Früher wurden Spiegel oder Glühlampen verwendet, heute meist LEDs. Die Helligkeit wird über einen Dimmer reguliert; die Blende des Kondensors dient nicht zur Helligkeitsregelung.
Auflösung
Unter der Auflösung eines Mikroskops versteht man den kleinsten Abstand zweier Strukturen, die noch getrennt wahrgenommen werden können. Beim menschlichen Auge beträgt sie etwa 0,1 mm (100 µm).
Die Auflösung eines Lichtmikroskops beträgt etwa 0,2 µm (200 nm). Ein typisches Bakterium ist 600 bis 1000 nm groß und kann daher sichtbar gemacht werden, jedoch ohne feine Details. Eukaryotische Zellen sind deutlich größer (20 bis 40 µm), sodass viele Strukturen gut erkennbar sind.
Digitalisierung
Die einfachste Methode zur Digitalisierung ist die Nutzung einer Smartphone-Kamera am Okular. Spezielle Halterungen erleichtern dies erheblich.
Alternativ gibt es USB-Okulare, die direkt mit einem Computer verbunden werden können. Diese sind jedoch relativ teuer.
Für Spiegelreflex- oder Systemkameras existieren Adapter, die anstelle eines Objektivs montiert werden. Diese Lösung liefert meist die beste Bildqualität.
Professionelle Aufnahmen ermöglichen zudem Techniken wie das sogenannte Focus Stacking, bei dem mehrere Bilder unterschiedlicher Schärfeebenen zu einem durchgehend scharfen Bild kombiniert werden.
Auf dieser Webseite gibt es viele interessante Informationen rund um das Lichtmikroskop.
➥Verfahren der Lichtmikroskopie
Diese Lexikon-Seite stellt moderne Verfahren wie die Fluoreszenzmikroskopie oder das STED-Verfahren vor, für das 2014 der Chemie-Nobelpreis vergeben wurde.