Willkommen zurück zu Medizintechnik 2 und heute wollen wir uns ein bisschen die Mikroskopie ansehen.

Um die Mikroskopie zu verstehen, schauen wir uns als erstes ein paar Grundlagen der Optik an.

Wir sehen uns das dünne Linsenmodell an. Auf Basis des dünnen Linsenmodells wollen wir uns

dann die zusammengesetzten Mikroskope ansehen und dann unterschiedliche Kontrastmechanismen besprechen.

Fangen wir mit dem dünnen Linsenmodell an, weil es wirklich grundlegend für die gesamte

Mikroskopie ist. Hier sehen wir beispielhaft dargestellt, wie eine konvexe Linse die

Strahlung bündeln kann. Wir haben also einen Brennpunkt in der Tiefe F und wenn parallele

Strahlen auf die konvexe Linse fallen, dann wird diese zum Brennpunkt führen und wir können sehen,

dass alle Strahlen im Brennpunkt F Strich hier sich schneiden. Das hier ist unser Brennpunkt

und das hier ist die Fokuslänge, die wir mit F beschreiben. Wenn wir jetzt eine konkabe Linse

haben, dann haben wir das Problem, dass parallele Strahlen quasi alle in unterschiedlichste Richtung

hinfort getragen werden und damit sehen wir, dass es keinen Brennpunkt gibt. Tatsächlich gibt es

schon einen Brennpunkt, allerdings dieser Brennpunkt virtuell und befindet sich auf der dem Licht

zugewandten Seite. Das ist im übrigen auch der Grund, warum man, wenn man kurzsichtig ist, sich

jede Mühe geben kann, um zum Beispiel ein Holz mit der Linse anzuzünden. Die Linse wird einfach

nicht dazu geeignet sein, irgendwas anzuzünden, weil diese typischerweise bei kurzsichtigen Menschen

es nur einen virtuellen Brennpunkt gibt. Also es ist egal, wie ich mir Mühe gebe, wenn ich

kurzsichtig bin, da schaffe ich es nicht, mit meiner Linse irgendwo einen Brennfleck zu erzeugen,

um quasi Feuer zu schaffen. Es gibt drei Regeln für konvexe Linse und zwar sind die genau so,

wenn ich ein Objekt an der Stelle H habe und der Distanz D, dann führt ein Strahl,

der von H ausgeht durchs optische Zentrum immer in die Distanz H'. Ein Strahl, der parallel durch

die Linse geht, wird immer durch den Brennpunkt laufen und dann auch zu dem Bild H' weiter laufen

und ein Strahl, der durch den Brennpunkt auf der anderen Seite der Linse läuft, wird so auf

die Linse auftreffen, dass dieser danach parallel abgebildet wird. Wir können also sehen,

dass wenn wir in der richtigen Distanz sind im Vergleich zu unserer Fokuslänge, dann können

wir eine scharfe Abbildung auf der anderen Seite erreichen und die findet in Tiefe D' statt und hat

eine Veränderung der Länge H auf die Länge H'. Tatsächlich ist es ausreichend zwei dieser Strahlen

zu kennen, um H' zu bestimmen. Wenn wir genau in der Distanz D' messen, dann sind wir genau in Fokus.

Wenn wir bei kleineren oder größeren Distanzen messen würden, würden wir sehen, dass sich nicht

alle Strahlen in H' schneiden und wir damit ein unscharfes Bild bekommen, das nicht fokussiert ist.

Tatsächlich ist hier D' größer als F' und jetzt stellt sich natürlich die Frage, was würde denn

passieren, wenn D' kleiner als F' ist oder wenn wir eine konkarbe Linse verwenden würden. Nun,

wenn wir eine Entfernung von D' verwenden, die kleiner als F' ist, dann treten immer noch unsere

drei Regeln in Kraft, das sind immer noch die gleichen. Das heißt, ein Strahl, der durch das

optische Zentrum läuft, wird einfach gerade weiter hinausgehen. Ein Strahl, der senkrecht auf die

Linse fällt, wird durch den Brennpunkt laufen und ein Strahl, der virtuell durch unseren Brennpunkt

auf der anderen Seite laufen würde, wird so auf die Linse auftreffen, dass er später parallel

weiter läuft. Wir sehen also, dass wir auf der rechten Seite der Linse keinen Schnitt in einem

einzelnen Punkt haben. Wenn wir jedoch aber die Strahlen alle miteinander verbinden, sehen wir,

dass es schon einen Schnittpunkt gibt und dieser Schnittpunkt findet sich auf der gleichen Seite

wie auch das Objekt. Hierbei handelt es sich um ein virtuelles Bild, das man tatsächlich nur mit

einer entsprechenden Linsenoptik beobachten kann. Also dieses Bild lässt sich tatsächlich mit dem

menschlichen Auge erfassen, aber es lässt sich zum Beispiel nicht ohne weitere Optik auf einen

Bildschirm projizieren und sich digital erfassen, weil man eben zusätzliche Linsen braucht. Wir

sehen aber hier, dass durch diesen Effekt auch eine Vergrößerung eingetreten ist. Also wenn

wir über der Fokuss Distanz liegen, dann bekommen wir ein reales Bild und tatsächlich steht dieses

reale Bild auf dem Kopf. Wenn wir unter der Fokuss Distanz liegen, dann bekommen wir ein virtuelles

Bild an der Erweiterung der Lichtstrahlen. Das reale Bild kann auf einen Detektor projiziert

werden, das virtuelle Bild kann nicht auf einen Detektor projiziert werden, das reale Bild steht

auf dem Kopf, das virtuelle Bild hat dieselbe Orientierung wie das Original. Was passiert jetzt