Lichtkegel bei Trocken- und Immersionskondensoren?

Begonnen von JB, Juni 22, 2016, 03:17:54 VORMITTAG

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JB

Hallo Forum,

Ich habe diesen Faden http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=26289.0 und wollte noch mal auf den Lichtkegel zurueckkommen, den die verschiedenen Kondensoren erzeugen koennen.

Bei einem Trockenkondensor NA 0.9 komme ich http://www.calctool.org/CALC/phys/optics/NA_to_f mit n = 1 (Luft) auf einen Winkel von 64 Grad.

Bei einem Oelimmersionskondensor NA 1.2 (n = 1.51; Objekt eingeschlossen in Balsam) ein Winkel von 52 Grad.

Bei einem Oelimmersionskondensor NA 1.2 (n = 1.3; Objekt eingeschlossen in Wasser) ein Winkel von 67 Grad.

Bei einem Oelimmersionskondensor NA 1.4 (n = 1.51; Objekt eingeschlossen in Balsam) ein Winkel von 69 Grad.

Ist das so richtig? Der Trockenkondensor kommt so ziemlich gut weg. Was aber, wenn das Objekt in Wasser eingeschlossen ist (Kondensor-NA 0.9; N = 1 und n = 1.3)? Wie gehen dann Wasser und Objekttraeger in die Rechnung ein?


Beste Gruesse,

Jon

Lupus

#1
Hallo Jon,

maßgeblich für die Auflösung ist nicht der Winkel, den der Lichtstrahl vor dem Objektiv maximal hat (64° beim Trockenkondensor) sonder im Glas des Objektives oder im Medium des Objektes. Der Winkel wäre da aber nur 37° (Brechungsgesetz, d.h. sinus (Winkel in Luft) = sinus (Winkel im Glas)/1,5 ).
Wenn ein Wechsel von Wasser auf Glas oder umgekehrt erfolgt dann ändert sich der Winkel in diesem Teilabschnitt auch nach dem Brechungsgesetz: sin(Winkel Medium1)/sin(Winkel Medium2) = n2/n1. Also im 2. Fall von 52° auf 45°.
Was innerhalb des Objektträgers passiert hat aber nichts mit dem Winkel außerhalb des Objektträgers und damit des Trockenkondensors zu tun.

Also in Deinem Beispiel:
Trockenkondensor Lichtaustritt 64° - im Objektträger 37° - im Wasser 44° - im Deckglas 37° - vor Objektiv wieder 64°

Hubert

Lupus

Hallo Jon,

zur Ergänzung habe ich die "Lichtkegel" auch mal schematisch (aber mit maßstäblichem Winkel) grafisch dargestellt, links der Trockenkondensor mit NA 0.9, mittig und rechts ein Immersionskondensor NA 1.25. Der Trockenkondensor hat zwar den größeren Austrittswinkel (64° im Vergleich zu 56°), aber im Glas nur noch 37° im Vergleich zu 56° Lichtkegel beim voll immergierten Kondensor (Kondensor + Objektiv). Rechts ist nur das Objektiv immergiert, daher ist der eintretende Lichtkegel durch die Totalreflexion auf den Wert des Trockenkondensors beschränkt, auch symbolisch angedeutet durch den grünen reflektierten Lichtstrahl mit 56° (etwas über NA 0.9 wäre natürlich möglich, aber der Reflexionsverlust bei flachem Lichteinfall am Objektträger steigt gleichzeitig stark an).

Natürlich ist durch das immergierte Objektiv trotzdem die Auflösung höher als beim Trockenkondensor, weil die gebeugten Bildinformationen bis zu 56° statt 37° aufgefangen werden können (blaue Strahlen) und die Auflösung bekanntlich durch die Kombination aus numerischer Beleuchtungs- und Objektivapertur begrenzt wird. Der geringere Brechungsindex von Wasser als Medium erhöht nur innerhalb des Präparates den Beleuchtungswinkel (minimale Parallelverschiebung des Beleuchtungsstrahles).



Hubert

JB

Hallo Hubert,

Vielen Dank fuer diese tolle Darstellung! Sehr anschaulich.

Beste Gruesse,

Jon