Christian Linkenheld
/* Pfad durch die Lichtmikroskopie */
[ Impressum | Kontakt ]
[ Startseite von mikroskopie.de ]

 

 

 

Offensichtlich spielt die Austrittspupille des Objektivs für das Verständnis der mikroskopischen Abbildung eine entscheidende Rolle. Ernst Abbe bezeichnet das dort entstehende, durch Beugung an den Präparatstrukturen modifizierte, Bild der Lichtquelle als "primäres Bild" bzw. "primäres Beugungsbild".

 

Primäres Beugungsbild der Schale einer Kieselalge (Pleurosigma angulatum)
   

 

Im Zentrum des primären Beugungsbildes liegt das Abbild der Lichtquelle. Daran anschließend findet sich das gebeugte Licht. Je näher man zum Rand des primären Bildes kommt, desto größer ist der Beugungswinkel des dort sichtbaren Lichts. Im primären Beugungsbild findet sich somit eine Sortierung des Lichts nach dessen Beugungswinkel. Wir haben bei der Betrachtung des Doppelspaltes gesehen, dass Beugung bzw. Beugungswinkel mit zunehmender Wellenlänge größer werden. Aus diesem Grund sieht man in der vorausgegangenen Darstellung auch die spektrale Aufspaltung des Lichts im primären Bild. Für kürzerwelliges ("blaues") Licht liegt ein kleinerer Beugungswinkel vor, als für längerwelliges ("rotes") Licht.

 

Unterschiedliche Präparate erzeugen wiederum unterschiedliche primäre Beugungsbilder
   

 

Jedes Präparat erzeugt ein spezifisches primäres Beugungsbild in der Austrittspupille des Objektivs. Hier finden sich die Informationen zum Aussehen dieses Präparates in "codierter" Form. Welchen Einfluß hat das primäre Beugungsbild auf die Entstehung des Zwischenbildes?

Hierzu muss man sich nochmals vergegenwärtigen, dass in der objektseitigen Brennebene des Objektivs und somit dem Ort des primären Beugungsbildes zunächst einmal ein Bild der Lichtquelle entsteht. Dieses wird durch die Beugung an den Strukturen des Präparates modifiziert.

In der nachfolgenden Darstellung beschränken wir uns zur Vereinfachung auf monochromatisches "grünes" Licht.

 

Primäres Beugungsbild mit der Kieselalge Pleurosigma angulaum als Präparat
   

 

Im primären Beugungsbild finden sich somit untereinander kohärente Bilder der Lichtquelle, die das Licht ihrerseits in Richtung des Zwischenbildes aussenden. Im obigen Beispiel können wir also sagen, dass die Präparatebene von sieben (Hauptbild + 6 Nebenbilder) untereinander kohärenten Lichtquellen beleuchtet wird. Es soll nun untersucht werden, wie direktes und gebeugtes Licht im Zwischenbild interferieren. Hierzu wählen wir nicht die Schale einer Kieselalge als Präparat, sondern die bereits vorgestellte, noch einfacher strukturierte Doppelspaltanordnung.

 

Einfluß des primären Beugungsbildes auf das Aussehen des Zwischenbildes
   

 

Das Zwischenbild entsteht durch Interferenz des direkten mit dem gebeugten Licht. Damit Strukturen gegeneinander aufgelöst werden muss mindestens ein Nebenmaximum bzw. Nebenbild der ersten Ordnung im primären Beugungsbild erscheinen. Hierzu ist bei gerader Beleuchtung ein Aperturwinkel (=halber Öffnungswinkel) des Objektivs erforderlich, der mindestens die Größe des Beugungswinkels der Nebenmaxima erster Ordnung hat. Der Beugungswinkel hängt wiederum von der Wellenlänge des Lichts und insbesondere vom Abstand der aufzulösenden Details (den Spalten in der Doppelspaltanordnung) ab. Für die Auflösung von Objektdetails mit geringem Abstand ist somit ein Objektiv mit großem Öffnungs- bzw. Aperturwinkel erforderlich.