Die Funktionsweise von Lupe, Mikroskop und Fernrohr

Die Funktionsweise von Lupe, Mikroskop und Fernrohr – Biologie

Hast du schon einmal in einem alten Kriminalfilm gesehen, wie Gegenstände mit einer Lupe abgesucht wurden, um zum Beispiel Fingerabdrücke zu finden? Oder hast du mit einem Fernrohr beziehungsweise Teleskop den Sternenhimmel beobachtet? Vielleicht hast du auch schon einmal ein Mikroskop im Biologieunterricht verwendet? All diese Instrumente haben gemeinsam, dass sie Objekte stark vergrößern** können. Du möchtest wissen, wie das funktioniert? Das erfährst du einfach für Kinder und Jugendliche erklärt in diesem Text.

Wie funktioniert eine Lupe?

Einfach erklärt ist die Funktion der Lupe eine Vergrößerung von Objekten. Dazu wird ein speziell geschliffenes Glas benötigt, das dann als Linse bezeichnet wird. Die Linse ist so geschliffen, dass das Glas in der Mitte dicker als am Rand ist. Man spricht auch von konvexen Linsen, was „nach außen gewölbt“ bedeutet. Diese Art der Linse wird auch Sammellinse genannt, da parallel einfallende Lichtstrahlen an einem Punkt gebündelt werden. Dadurch entsteht ein vergrößertes, virtuelles und aufrechtes Bild. Durch eine Lupe können Objekte zehn- bis zwanzigfach vergrößert erscheinen. Lupen finden auch in vielen Berufen Anwendung. Uhrmacher und Feinmechaniker verwenden Lupen beispielsweise bei Reparaturen. Man kann damit aber auch kleine Käfer oder andere Insekten beobachten. Vielleicht probierst du es ja einmal selbst aus?
Und was hat die Lupe mit dem Mikroskop zu tun? Wie unterscheiden sie sich?

Wie funktioniert ein Mikroskop?

Einfach erklärt hat das Mikroskop die Funktion, eine höhere Vergrößerung zu erzeugen als eine Lupe. Auch beim Mikroskop kommen Linsen zum Einsatz. Beim Mikroskop werden zwei Linsen anstelle von nur einer wie bei der Lupen verwendet. Die erste Linse befindet sich im Objektiv direkt über dem Präparat, das du betrachten möchtest. Das Bild wird über Spiegelsysteme zum Okular geleitet, durch das du hindurchschaust. In diesem befindet sich eine zweite Linse zur Vergrößerung. Das Hintereinanderschalten der Linsen führt zu einer weitaus höheren Vergrößerung. Nehmen wir an, dass die Linse im Objektiv das Objekt um das Vierzigfache vergrößert. Die Linse im Okular hat nochmals eine zehnfache Vergrößerung. Um herauszufinden, wie groß die Gesamtvergrößerung deines Objekts ist, wird die Vergrößerung des Objektivs mit der Vergrößerung des Okulars multipliziert. Damit wird das Objekt dann insgesamt um das 400-Fache vergrößert erscheinen.

Damit das Objekt unter dem Mikroskop scharf erscheint, sollte das Präparat so dünn wie möglich sein. Denn durch ein Mikroskop kann man immer nur eine bestimmte Ebene scharf erkennen. Alles, was unterhalb oder oberhalb dieser Ebene liegt, erscheint unscharf und verschwommen. Dazu kann man mit einem Einstellrad den Tisch des Mikroskops, auf dem das Präparat liegt, hoch- und runterfahren. So kann man sich durch das Objekt hindurchbewegen und verschiedene Ebenen nacheinander scharf einstellen. Darüber hinaus wird das Objekt oftmals durch eine Lichtquelle beleuchtet, damit man die vergrößerten Strukturen gut erkennen kann. Besonders in der Wissenschaft und Medizin finden Mikroskope Anwendung. Du kannst damit beispielsweise Pantoffeltierchen beobachten.

Wie funktioniert ein Fernrohr?

Einfach erklärt hat das Fernrohr die Funktion, den Sehwinkel zu vergrößern. Wie das Mikroskop besteht auch das Fernrohr aus zwei Linsen, weshalb es auch als Linsenfernrohr bezeichnet wird. Es gibt sowohl Fernrohre mit zwei Sammellinsen wie beim Mikroskop als auch mit einer Sammellinse im Objektiv und einer konkaven Zerstreuungslinse im Okular. Die Zerstreuungslinse wird zum Rand hin dicker.
Auch hier erscheinen Objekte um ein Vielfaches näher, da sie stark vergrößert werden. Die Entwicklung von Fernrohren spielte eine wichtige Rolle in der Astronomie, also der Sternenkunde. Fernrohre fanden auch Anwendung in der Seefahrt, um beispielsweise das Wetter zu beobachten oder Flaggen zu erkennen. Es ist also eine Art mobiles Mikroskop, wobei die Objekte nicht präpariert oder beleuchtet werden müssen. Moderne Fernrohre bestehen aus verschiedenen Spiegel- und Linsensystemen, sie werden auch als Teleskope bezeichnet. Der Zweck bleibt gleich, es können kleine beziehungsweise weit entfernte Objekte sichtbar gemacht werden.

In dem Bild siehst du den Aufbau und die Funktionen der Lupe, des Mikroskops und des Fernrohrs im Vergleich.

Linse im menschlichen Auge – Biologie

Nicht nur bei Instrumenten kennt man Linsen, denn sie kommen auch bei uns Menschen vor, nämlich in unserem Auge. Die menschliche Linse ist jedoch nicht starr, sondern beweglich und mit Flüssigkeit gefüllt. Durch Muskeln, die an der Linse befestigt sind, kann diese ihre Form und Linsenkrümmung verändern. Je nachdem ob wir in die Ferne schauen oder etwas aus der Nähe betrachten, wird das Gesehene so scharf gestellt. Das einfallende Licht wird durch die Linse gebrochen und auf die dahinterliegende Netzhaut projiziert. Über den Sehnerv wird das Bild dann an das Gehirn weitergeleitet.

Lupe, Mikroskop und Fernrohr – Zusammenfassung

In diesem Text und Video hast du die Funktionsweisen von Lupe, Mikroskop und Fernrohr kennengelernt. Du weißt jetzt, was eine Sammellinse ist und dass Mikroskope und Fernrohre aus zwei Linsensystemen bestehen. Du kennst ebenfalls ihre Anwendungen und hast etwas über die Linse des menschlichen Auges erfahren. In dieser Tabelle sind noch einmal der Aufbau und Anwendungsbeispiele für Lupe, Mikroskop und Fernrohr zusammengefasst.

Wenn du mehr über die Mikroskopie erfahren möchtest, schau dir auch die Videos Geschichte der Mikroskopie und Mikroskop – Präparate und Schneidetechnik an.
Um dein neues Wissen zu überprüfen, fang gleich mit der Bearbeitung der Übungen an. Viel Spaß!