Optik Bastelspaß: Luken- und Pupillenstrahlengang; Die Mikroskop-Beleuchtung nach A Köhler (1893)

Als Beispiel für die Bilder von Strahlengängen sei der verschachtelte Luken- und Pupillenstrahlengang (Köhlersche Beleuchtung) in einem hochwertigen Mikroskop dargestellt.
Die Grundidee der Köhlerschen Beleuchtung besteht darin, dass der Kollektor ein Bild der Glühwendel in der Brennebene des Kondensors, in der sich auch die Aperturblende befindet, abbildet. Und der Kondensor ein Bild der gleichmäßig ausgeleuchteten Leuchtfeldblende in der Präparartebene abbildet.
Man kann den Strahlengang zerlegen in einen beleuchtenden Strahlengang (Pupillenstrahlengang, rechtes Bild, grün) und einen abbildenden Strahlengang (Lukenstrahlengang, linkes Bild, orange). Die beiden ineinander verschachtelten Strahlengänge sind in nebenstehendem Bild jeweils durch ein (durch die Blenden begrenztes) Strahlenbündel (grün bzw. orange) dargestellt.
Außerdem ist im linken Bilde der insgesamt von Licht erfüllte Raum im Mikroskop (gelb + orange) dargestellt.
Lukenstrahlengang (linkes Bild, orange): Die verstellbare Leuchtfeldblende wird durch den Kondensor in die Präparatebene abgebildet. Ihre Größe bestimmt die Größe des Gesichtsfeldes, das nicht größer als das zu untersuchende Objekt gewählt werden sollte, um Streulicht zu verhindern. Das Präparat wird durch das Objektiv mit dem Bild der Leuchtfeldblende als vergrößertes Zwischenbild mit scharfer Gesichtsfeld-Begrenzung abgebildet. Das Zwischenbild wir vom Auge mit dem Okular als Lupe betrachtet. Bei Beobachtung mit parallelem Strahlengang hinter dem Okular erscheint das virtuelle Lupenbild im Unendlichen.

Pupillenstrahlengang (rechtes Bild, grün): Die Leuchtwendel der Lampe wird durch den Kollektor in der Ebene der Aperturblende abgebildet. Die Aperturblende befindet sich in der Brennebene des Kondensors, demzufolge der Kondensor die Präparatebene mit parallelem Licht beleuchtet und dieser kein Bild der Lampe erzeugt. . Die verstellbare Apertur-Blende kann an die Objektiv-Apertur angepaßt werden und bestimmt einen optimalen Kompromiß zwischen Kontrast und Auflösung des Bildes. Das Objektiv bildet die Leuchtwendel in der Austrittspupille des Objektivs ab und das Okular die Leuchtwendel in der Augenpupille. Aperturblende und Lampenwendel sind also im Unterschied zur Leuchtfeldblende nicht sichtbar.
Die Ebenen, in denen ein Bild entsteht (Lukenstrahlengang: Leuchtfeldblende, Präparatebene, Zwischenbild und Netzhaut; Pupillenstrahlengang: Leuchtwendel, Aperturblende, Objektivpupille, Augenpupille) heißen konjugierte Ebenen.

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