Autor Thema: Experimente mit schiefer Beleuchtung  (Gelesen 3915 mal)

deBult

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #30 am: Februar 07, 2021, 12:01:38 Nachmittag »
Ich versuche vielleicht demnächst mit einen Beitrag die beugungstheoretischen Auswirkungen von Aperturblenden bzw. der dadurch verursachten Objekt-Beleuchtungsverteilung auf das Bild qualitativ darzustellen. Man kann das recht gut durch numerische Berechnungen simulieren. Irgendwie wundere ich mich schon dass die zahlreichen Veröffentlichungen zur schiefen Beleuchtung oder verwandte Beleuchtungsvariationen in mikroskopischen Zeitschriften oder auch im Internet sehr oberflächlich bleiben.

Hubert

Yes please a in depth clarification would interest me as well.

Best, Maarten
« Letzte Änderung: Februar 07, 2021, 14:35:00 Nachmittag von deBult »
Reading the German language is OK for me, writing is a different matter though: my apologies.

Olympus BH2, CH2 plus an Oly HSC mono for travel.
The correct number of scopes to own is N+1 (Where N is the number currently owned).

jcs

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #31 am: Februar 07, 2021, 13:56:42 Nachmittag »
hilf mir, ich versteh den Sinn der Bildveränderung nicht.
Was soll das zweite Bild aussagen?
Hallo Herbert,

das Objektiv ist ein Tiefpassfilter, der (je nach num. Apertur) die höheren Frequenzen in der rückwärtigen Brennebene des Objektivs entfernt, wodurch das Bild verschwommener wird im Vergleich zum Objekt. In meinem Beispiel habe ich eine quadratische Blende simuliert, indem ich das Frequenzspektrum beschnitten habe. Das Ergebnis sieht man dann im zweiten Bild.

Im Prinzip ist das Beispiel eine Software-Alternative für einen Zeiss-Diffraktionskasten.

LG

Jürgen

Herbert Dietrich

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #32 am: Februar 07, 2021, 14:29:23 Nachmittag »
Hallo Jürgen,

aber was willst Du damit über den Sinn und Wert der "schiefen Beleuchtung" sagen?
Die schief Beleuchtung erhöht doch das Auflösungsvermögen eines Objektivs, mit der schiefstmöglichen Beleuchtung
wird die Auflösung verdoppelt.
Was willst Du mit Deiner Darstellung ausdrücken? Das Bild seh'. ich wohl, allein ich verstehe es nicht zu deuten
Ich stehe da auf dem Schlauch.

Herzliche Grüße
Herbert

jcs

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #33 am: Februar 07, 2021, 15:56:37 Nachmittag »
Hallo Herbert,

das Bild sagt noch nichts über schiefe Beleuchtung. Dazu müsste man das Fourierspektrum in Bezug auf die Blende verschieben, dann wird man auch die doppelte Auflösung sehen (Bild wird schärfer). Ich wollte das nur schnell zeigen als Ansatzpunkt, wie man dem Thema methodisch auf den Grund gehen könnte. Vieleicht kann man da ja einmal einen eigenen Thread dazu machen, ich will da nicht den Platz in Martins Bilder-Thread kapern.

LG

Jürgen

Lupus

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #34 am: Februar 07, 2021, 17:35:57 Nachmittag »
Hallo,

Zitat
dann wird man auch die doppelte Auflösung sehen (Bild wird schärfer)
das mit der doppelten Auflösung ist ein Mythos. Richtig ist nur, dass bei einem reinen Phasenobjekt dann überhaupt erst Strukturen zu sehen sind, die bei symmetrischem Durchlicht mangels Kontrast nicht gesehen werden können. Bei den häufigen Objekten, die eine Mischung aus Phasenobjekt und Amplitudenobjekt sind (oder sehr starke Phasenobjekte bei denen die optische Brechung dominiert), kann der Kantenkontrast erhöht werden und in diesem Fall erhöht sich ggfs. auch die Auflösung. Aber nicht auf die doppelte Auflösung, das beruht auf dem Missverständnis dass angeblich die Beugungsordnung mit doppeltem Beugungswinkel noch vom Objektiv eingefangen werden kann.

Hubert

jcs

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #35 am: Februar 07, 2021, 18:43:08 Nachmittag »
Hallo Hubert,

wenn man sich das Video anschaut, bei ca. 41:00

https://www.youtube.com/watch?v=60_jgZtyR6U
sieht man doch genau diesen Effekt, oder? Durch eine schräge Beleuchtung rücken die die Beugungsaxima von einer Seite wieder in die Apertur, und die Struktur wird aufgelöst.

Die Frage ist natürlich immer, in Bezug auf welche Beleuchtung sich die Auflösung bei schiefer Beleuchtung verdoppelt. Der Faktor 2 im Nenner der Abbe-Formel für eine Köhlerbeleuchtung kommt doch genau von dem schiefen Anteil, mit dem der Kondensor beleuchtet. Da hätte ich dann auch keine Verdopplung im Vergleich zu einer rein schiefen Beleuchtung. Oder verstehe ich das falsch?

Jürgen

Herbert Dietrich

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #36 am: Februar 07, 2021, 19:18:40 Nachmittag »
Hallo Hubert,

der Heinz Appelt schreibt aber nix von Mythos.
Nachzulesen in Heinz Appelt, Einführung in die mikroskopischen Untersuchungsmethoden
1. Auflage  März 1950 Seite 8   1.5 Die Änderung der Auflösungsvermögens der Objektive durch schiefe Beleuchtung

Herzliche Grüße

Herbert

Lupus

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #37 am: Februar 07, 2021, 21:58:51 Nachmittag »
Hallo Jürgen,

das ist das gleiche Missverständnis das es bereits zwischen Abbe und der britischen Royal Society seit seiner Veröffentlichung 1873 gab. Aus experimentellen und didaktischen Gründen werden diese Teile der berühmten Abbeschen Demonstrationsexperimente mit quasi parallelem Licht, also einer beleuchtenden ebenen Welle durchgeführt. Dadurch lassen sich die Beugungsmaxima in der hinteren Objektivbrennebene sauber trennen. Man wusste aber damals aus langjähriger Erfahrung bereits, dass die maximale Auflösung nur dann erreicht wird wenn die NA der Beleuchtung gleich der NA des Objektives ist (also gerade keine ebene Welle) und zweifelte aus diesem Grund an der Theorie. Es existiert aus dieser Zeit ein intensiver Schriftwechsel zwischen Abbe und der Royal Society zur Klärung dieses Widerspruches. Im Video wird übrigens etwa nach Minute 28 von der Lochblende im Kondensor gesprochen um diese Welle geringer Divergenz zu erzeugen.

Die normale, optimale Durchlichtbeleuchtung enthält also alle Winkel jeder möglichen schiefen Beleuchtung innerhalb der Aperturblendenfläche und das Objektiv sammelt somit auch alle maximalen Beugungsordnungen. Somit besteht kein grundsätzlicher Auflösungsvorteil der schiefen Beleuchtung.

Hubert

Lupus

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #38 am: Februar 07, 2021, 22:05:07 Nachmittag »
Hallo Herbert,

Zitat
der Heinz Appelt schreibt aber nix von Mythos.
warum soll Heinz Appelt etwas vom Mythos schreiben wenn er vielleicht nichts darüber weiß? Ich kenne das Buch nicht. Was schreibt er denn konkret? Nicht alles was in Sekundärliteratur steht muss man unbesehen glauben.

Hubert

jcs

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #39 am: Februar 07, 2021, 23:29:33 Nachmittag »

Die normale, optimale Durchlichtbeleuchtung enthält also alle Winkel jeder möglichen schiefen Beleuchtung innerhalb der Aperturblendenfläche und das Objektiv sammelt somit auch alle maximalen Beugungsordnungen. Somit besteht kein grundsätzlicher Auflösungsvorteil der schiefen Beleuchtung.

Hubert
Hallo Hubert,

deshalb habe ich ja auch oben geschrieben, dass klar formuliert werden muss, womit man vergleicht. Die "normale" Köhler'sche Beleuchtung mit Kondensor hat ja genau deshalb eine hohe Auflösung, weil sie bei geöffneter Apertur einen hohen Anteil an Schieflicht hat. Den Auflösungsgewinn der schiefen Beleuchtung hat man nur im Vergleich zu einer rein zentralen Beleuchtung.

Ich geb Dir auch recht, dass viele Darstellungen da etwas salopp sind, was bei mir aktuell beim Lesen diverser Literaturstellen immer wieder Verwirrung erzeugt.

Ein weiterer Punkt, der in meinen Augen vielfach inkonsistent beschrieben wird, ist das Thema Kohärenz (kritische Beleuchtung, Köhler, Fluoreszenz, ...). Mich interessiert das gerade, und je mehr Literatur ich mir anschaue, desto größer wird teilweise die Konfusion.

Jürgen

Lupus

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #40 am: Februar 08, 2021, 00:07:53 Vormittag »
Hallo Jürgen,

Zitat
deshalb habe ich ja auch oben geschrieben, dass klar formuliert werden muss, womit man vergleicht.
es macht doch wenig Sinn, einen Sonderfall der Mikroskopbeleuchtung mit der Auflösung der schiefen Beleuchtung zu vergleichen, die ja ebenfalls ein spezielle Anwendung ist.
Zitat
... und je mehr Literatur ich mir anschaue, desto größer wird teilweise die Konfusion.
Das ist für mich immer ein Zeichen dafür dass der Autor nicht über sein Kernfachgebiet schreibt.  ;)

Hubert

Herbert Dietrich

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #41 am: Februar 08, 2021, 09:56:45 Vormittag »
Hallo Hubert,

hier die entsprechende Seite aus dem erwähnten Buch von Heinz Appelt

Herzliche Grüße

Herbert

Jürgen H.

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #42 am: Februar 08, 2021, 10:21:42 Vormittag »
Hallo liebe schiefe Beleuchter,

vielleicht seh ich ja etwas schief.Aber M.E. ist es ganz klar so,  dass mit der schiefen Beleuchtung das Hauptmaximum an den Rand des Gesichtsfeldes gelangt und dadurch Nebenmaxima auf der anderen Seite des Gesichtsfeldes in die Bildentstehung mit einfließen. So werden - einseitig Nebenmaxima mit verwertet - und  Präparatstrukturen sichtbar. Der Preis ist aber, dass auf der anderen Seite des Gesichtsfeldes Nebenmaxima wegfallen, die ohne schiefe Beleuchtung mit in das Bild eingeflossen wären. Deshalb dient der große Abbesche Apparat doch dazu, den exzentrisch gestellten Kondensor um die Lichtachse drehen zu können, um nacheinander alle Nebenmaxima abrufen zu können, was aber eben nur nacheinander möglich ist.

Schöne Grüße

Jürgen

Jürgen Boschert

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #43 am: Februar 08, 2021, 10:26:08 Vormittag »
Hallo Jürgen,

klarer kann man das nicht ausdrücken; genau so isses. Durch das Verschieben kommt es im Vgl. zur zentrischen Beleuchtung eben doch zu einer Erhöhung der Auflösung. Das wird aber mit einem erheblichen Azimuteffekt erkauft, weswegen der Abbe´sche Belecuhtungsapparat auch mit drehbar gelagerter Irisblende ausgestattet war, sodass man sozusagen das Objekt aus allen Richtungen betrachten konnte.
Beste Grüße !

JB

Lupus

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Re: Experimente mit schiefer Beleuchtung
« Antwort #44 am: Februar 08, 2021, 11:37:55 Vormittag »
Hallo Herbert,

die Formulierungen im Buch sind richtig falls man nicht extrem pedantisch ist und davon absieht dass nicht das Auflösungsvermögen des Objektives sondern des Mikroskopes vergrößert wird.  ;)

Wenn allerdings diese Beschreibung alles zu dem Thema ist und nicht an anderer Stelle ergänzt wird, dann bleibt sie zumindest irreführend und mangelhaft. Es geht bei der Beschreibung um die Unterscheidung zwischen achsparallel und schräg zur Achse einfallenden Strahlen(bündel). Einzelne Strahlenbündel sind aber keine vollständige Mikroskopbeleuchtung. Die sog. "schiefe Beleuchtung" als Beleuchtungsverfahren besteht genauso wie die normale Hellfeld-Durchlichtbeleuchtung aus bildlich gesprochen einem "Strauß" von Strahlenbündeln verschiedenster Neigung von achsparallel bis hin zur numerischen Apertur des Objektives. Einziger Unterschied der schiefen Beleuchtung zur normalen Beleuchtung: Die Strahlenbündel sind unvollständig weil sie nur einen Teil des 360° Azimutwinkels ausleuchten (je nach Blendenform), also nur unsymmetrisch bezüglich der optischen Achse vorhanden sind.

Folglich hat die "schiefe Beleuchtung" kein höheres Auflösungsvermögen als die normale (vollständige) Beleuchtung, weil auch bei letzterer die gleichen höchst möglichen Beugungsordnungen ins Objektiv gelangen. Aber wie ich schon beschrieben habe, als Phasenkontrastverfahren hat es natürlich die entsprechenden Vorteile gegenüber symmetrischer Hellfeldbeleuchtung, die da meist kein ausreichend kontrastreiches Bild erzeugt.

Hubert