Das Lichtmikroskop ist ein unverzichtbares Werkzeug des Bakteriologen. Bakterien sind einfach zu klein, um sie ohne Hilfe zu sehen. Manche Bakterien sind sogar so klein, dass sie ohne ein wenig Hilfe nicht einmal mit einem leistungsstarken Lichtmikroskop zu sehen sind – eine kleine Hilfe in Form einer Ölimmersionslinse. Die Objektive, die Ölimmersion erfordern, werden alle als Objektive mit hoher Vergrößerung klassifiziert.
Vergrößerung des Auges
Ihr Auge enthält Oberflächen, die das Licht biegen, um es auf Ihre Netzhaut zu fokussieren. Die Position eines Lichtflecks auf Ihrer Netzhaut hängt von dem Winkel ab, in dem das Licht in Ihr Auge eintritt. Ihr Auge fokussiert Licht aus zwei verschiedenen Winkeln an zwei verschiedenen Stellen. Die Trennung der Flecken hängt von der Winkeldifferenz ab. Wenn zwei Punkte nahe genug beieinander liegen, um dieselben Zellen auf Ihrer Netzhaut zu stimulieren, können Sie sie nicht unterscheiden. Deshalb kann man Bakterien nicht sehen: Der Winkel zwischen Licht, das von beiden Seiten eines Bakteriums einfällt, ist so klein, dass Ihr Auge es mit anderem Licht vermischt.
Wie ein Mikroskop funktioniert
Ein Mikroskop ist wie eine zusätzliche Linse vor Ihrem Auge. Der ganze Zweck besteht darin, den Lichtwinkel, der von einem Objekt kommt, zu vergrößern, so dass das Mikroskop wie eine große Lupe wirkt und das Licht so beugt, dass es so aussieht, als ob das Objekt ausgebreitet wäre. Aber die Verwendung eines großen Objektivs würde zu schwachen und verzerrten Bildern führen, daher verwendet ein Mikroskop ein paar kleine Linsen: ein Objektiv in der Nähe der Probe und ein Okular oder Okular in der Nähe Ihres Auges. Jedes dieser Objektive hat seine eigene Vergrößerung. Die Vergrößerung des gesamten Mikroskops ist das Produkt der Vergrößerung beider Objektive. Ein 10X-Okular – eines, das um den Faktor 10 vergrößert – mit einem 20X-Objektiv ergibt eine Gesamtvergrößerung von 200X.
Biegelicht
Licht verbiegt sich, wenn es von einer Oberfläche zur anderen übergeht. Zwei Dinge sind notwendig: Das Licht muss schräg auf die Grenzfläche treffen und die „Dichte“ der beiden Materialien muss unterschiedlich sein. Dies ist nicht wirklich die Dichte nach Gewicht, sondern eine Art optische Dichte, die als Brechungsindex bezeichnet wird.
Je höher die Vergrößerung, desto größer ist der Lichtwinkel, den das Objektiv von der Probe aufnehmen muss. Normalerweise befinden sich Bakterien in einem Wassertropfen, der in einem Glasobjektträger enthalten ist, und das Licht wird beim Verlassen des Objektträgers gebogen. Dies hat den Effekt, dass sich ein Lichtkegel, der von den Bakterien kommt, auf einen noch größeren Kegel ausbreitet. Bei hohen Vergrößerungen muss der Lichtkegel groß werden – so groß, dass er das Objektiv ganz verfehlen kann. Hier kommt das Ölimmersion ins Spiel.
Ölimmersionslinsen
Der Lichtkegel eines Objektträgers breitet sich aus zwei Gründen aus: weil er schräg zu der Oberfläche und weil der Brechungsindex der Luft niedriger ist als der Brechungsindex der Glas. Öl hat den gleichen Brechungsindex wie das Glas, sodass sich der Lichtkegel nicht zu stark ausbreitet. Stattdessen bleibt das Licht im gleichen Winkel, bis es die Objektivlinse erreicht.
Die Objektivlinse muss speziell entwickelt werden, um durch das Öl auf eine Probe zu fokussieren, aber viele Linsen sind auf diese Weise konstruiert. Im Allgemeinen können Objektive mit 60X oder mehr Öl verwenden – und das werden sie sicherlich, wenn Sie 100X erreichen. Da Okulare in der Regel 10X groß sind, ist Öl zum Betrachten von Bakterien bei einer 1000-fachen Vergrößerung erforderlich.