Einheitenumrechner

Definitionen und Formeln

Weitwinkelokulare 10× mit Feldzahl 20 mm und 16 mm. Die Sehfeldzahl ist auf dem linken Okular nicht eingraviert; sie wurde durch Messung des inneren Blendendurchmessers ermittelt. Das Brillenzeichen auf dem linken Okular zeigt an, dass es als Hochpunkt- oder Entlastungsokular konzipiert ist und von Brillenträgern verwendet werden kann.

Berechnung des Mikroskop-Gesichtsfeldes

Das Mikroskop-Gesichtsfeld ist der maximale Durchmesser des Bereichs, der beim Blick durch das Okular (das ist das Okulargesichtsfeld) oder bei Verwendung einer Kamera (das ist das Kamera-Gesichtsfeld) sichtbar ist. Das Sichtfeld des Mikroskops wird durch das Objektiv, den Durchmesser des internen mechanischen Strahlengangs (Tubus), die verwendeten Okulare und die Größe des Kamerasensors begrenzt. Wenn eine Vollformat-DSLR-Kamera für die Aufnahme von Bildern und Videos verwendet wird, ist ihre Sensorgröße in der Regel größer als die anderen begrenzenden Faktoren.

Jedes Mikroskopokular ist durch mindestens zwei Zahlen gekennzeichnet: seine Vergrößerung (10× ist die häufigste) und die Sehfeldzahl. Die Sehfeldzahl des Okulars (abgekürzt FN, manchmal auch FOV) ist der Durchmesser des Sehfeldes in Millimetern, gemessen an der mittleren realen Bildebene. Das Sehfeld wird durch eine feste (weil nicht veränderbare) kreisförmige Öffnung (Blende) des Okulars definiert, die sich je nach Bauart entweder zwischen oder unter den Okularlinsen befindet. In den meisten Fällen bestimmt der Öffnungsdurchmesser der Feldblende (Feldzahl FN genannt) des Okulars den Gesichtsfelddurchmesser.

Feste innere Blenden von FN=16 mm und FN=20 mm Okularen. 1. Okularblende

Der Gesichtsfelddurchmesser des Mikroskops in der Ebene, in der das Präparat platziert wird, wird durch die folgende Formel definiert:

wobei

DFV der Durchmesser des Sehfeldes in der Probenebene ist,

FN ist die Sehfeldzahl in Millimetern (sie bezieht sich auf den Durchmesser der festen Blende im Okular in Millimetern;

MO ist die Objektivvergrößerung (auf der Objektivlinse angegeben), und

MT ist der Vergrößerungsfaktor der Tubuslinse (falls vorhanden; die Tubuslinse befindet sich im Strahlengang des Mikroskops zwischen dem Objektiv und dem Okular, um ein reales Zwischenbild zu erzeugen).

Aus dieser Formel lässt sich die Halbbildzahl bestimmen:

Zum Beispiel ergibt sich für das 10×-Objektiv, den Tubusvergrößerungsfaktor 1× und FN = 15

1 mm (1 Teilung = 0.01 mm) und 50 mm (1 Teilung = 0,5 mm) Kalibrierungsobjektträger

Wie Sie aus der obigen Formel ersehen können, hat die Okularvergrößerung keinen Einfluss auf das Sehfeld. Zum Beispiel haben ein 10×/18 und ein 12×/18 Okular den gleichen Okulargesichtsfelddurchmesser FN = 18 mm.

Beachten Sie, dass diese Berechnung nur eine Schätzung ist. Um das tatsächliche Sichtfeld Ihres speziellen Mikroskops mit einem bestimmten Objektiv und Okularlinsen zu erhalten, muss Ihr Mikroskop mithilfe eines Kalibrierungsobjektträgers kalibriert werden. Diese Kalibrierung muss für jede Kombination aus Okular und Objektiv durchgeführt werden.

Wenn ein Okular durch eine Kamera ersetzt wird, insbesondere wenn die Kamera anstelle des Binokularkopfes installiert ist, wird das Sichtfeld durch die Größe des Bildsensors der Kamera (bei Kameras mit relativ kleinen Sensoren) und/oder des Mikroskopobjektivs bestimmt. Bei der Verwendung einer Kamera mit einem kleinen Sensor wird üblicherweise ein Verkleinerungsobjektiv verwendet, das auf der Kamera installiert ist. Eine Kamera mit einem großen Sensor hingegen sieht das gesamte Feld, das nur durch das Mikroskopobjektiv bestimmt wird.

Eine Aphis, die durch dasselbe 10×-Planachromatobjektiv und verschiedene 10×-Okulare mit FN = 16.7 und FN = 20; man beachte die gleiche Größe des Aphisbildes und die unterschiedlichen Feldgrößen aufgrund der verschiedenen Okulare

Wie bereits erwähnt, hängt der Felddurchmesser normalerweise von der Vergrößerung des Mikroskopobjektivs und der Feldblende des Okulars ab. Aber auch die Konstruktion der Objektivlinse schränkt das Gesichtsfeld ein. Bei frühen Mikroskopen lag der maximale Durchmesser des Sehfelds, gemessen an der mittleren realen Bildebene, bei weniger als 18 mm. Moderne Objektive, nicht nur teure Plan-Apochromaten, sondern auch gängige Plan-Achromaten, bieten einen maximal nutzbaren Durchmesser, gemessen an der Zwischenbildebene, der 28 mm überschreiten kann. Die unten abgebildeten No-Name-Plan-Achromaten bieten beispielsweise einen maximalen Durchmesser des Gesichtsfelds in der Zwischenbildebene von 19,2-39.0 mm je nach Objektivvergrößerung:

Gleichzeitig wird das Sichtfeld bei der Betrachtung durch Okulare durch das Okulargesichtsfeld begrenzt. Die folgende Tabelle zeigt das Gesichtsfeld für ein 10 × 20 mm Okular mit achromatischen Plan-Objektiven:

Hinweis: Für die unten gezeigten Aufnahmen von Ascaris lumbricoides-Eiern und Hühnerblutzellen haben wir die gleichen No-Name-Objektive wie unten abgebildet und eine Canon 5D Mk II DSLR-Vollformatkamera verwendet.

Berechnung des Mikroskop-Gesichtsfeldes für eine höhere oder niedrigere Objektivvergrößerung

Vier No-Name-Plan-Achromat-Objektive ($162)

Manchmal ist das Mikroskop-Gesichtsfeld für eine bestimmte Kombination von Okular und Objektiv bekannt, und wir müssen das Gesichtsfeld für ein Objektiv mit höherer oder niedrigerer Vergrößerung bestimmen. Die folgende Formel wird verwendet, um das Sichtfeld des Mikroskops für eine höhere Vergrößerung zu berechnen, wenn das Sichtfeld für eine niedrigere Vergrößerung bekannt ist.

wobei

DHP der Sichtfelddurchmesser des Mikroskops für eine Objektivlinse mit höherer Vergrößerung ist,

DLP der Sichtfelddurchmesser des Mikroskops für eine Objektivlinse mit geringerer Vergrößerung ist,

MHP die Vergrößerung der Objektivlinse mit höherer Vergrößerung ist, und

MLP die Vergrößerung der Objektivlinse mit geringerer Vergrößerung ist.

Beispiel: Bei einem Mikroskop mit einem 10×-Okular und einem 45×-Objektiv beträgt die Vergrößerung 10 × 45 = 450 und das Sichtfeld 0,33 mm. Wie groß wird das Sehfeld sein, wenn wir das Objektiv auf 100× ändern? Zur Berechnung wird die obige Formel verwendet.

Löst man dieses Verhältnis für DHP, erhält man

Ein Mikroskop mit einem 40×-Objektiv und einem 10×/20-Okular; das Sichtfeld beträgt 450 μm; Die Größe eines befruchteten Eies (oben rechts) von Ascaris lumbricoides beträgt 60 μm

Berechnung der tatsächlichen Größe eines Präparats

Um die tatsächliche Größe eines Präparats abzuschätzen, legt man es auf den Objekttisch, wählt das Objektiv mit der am besten geeigneten Vergrößerung und schätzt die Anzahl der Objekte N, die in den Sichtfeldkreis DFV passen können. Die tatsächliche Größe Lsp wird anhand der folgenden Formel ermittelt:

Ein Mikroskop mit einem 40×-Objektiv und einem 10×/20-Okular; das Sichtfeld beträgt 450 μm; die Größe einer Hühnerblutzelle beträgt 12 μm;

Zum Beispiel passen etwa 2,5 Mikroorganismen durch den Durchmesser des Sichtfelds, was 0,33 mm entspricht. Dann beträgt die geschätzte Größe des Mikroorganismus

Wie man ein Mikroskop NICHT kaufen sollte (am Beispiel eines biologischen Mikroskops von Miko India)

So sieht dieses Miko Mikroskop aus, wenn man es nicht zerlegt, um zu sehen, was drin ist

Nachfolgend finden Sie eine sehr ungewöhnliche Beschreibung des Mikroskops, das zur Erstellung von Illustrationen für diesen und andere Taschenrechner verwendet wird. Es ist jedoch schwer, der Versuchung zu widerstehen, eine Geschichte darüber zu erzählen, wie ich ein neues Mikroskop von Miko India kaufte, einem wenig bekannten Mikroskophersteller, der sich auf dem sehr wettbewerbsintensiven Mikroskopmarkt als „einer der führenden Hersteller und Exporteure von wissenschaftlichen/Laborinstrumenten“ positioniert. Ich wollte es ausprobieren, denn manchmal können Start-ups sehr gute Produkte herstellen. Außerdem zeigt eine beeindruckende Erfolgsbilanz für die Indian Space Research Organization, dass sie wirklich gute optische Instrumente herstellen können. Hier ist, was ich bekommen habe.

Ich wollte schon lange ein Mikroskop kaufen, weil ich oft Bilder von kleinen Dingen wie Mikrochips für diese Einheitsumrechner und Taschenrechner machen muss. Diesmal habe ich beschlossen, zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen – ein Mikroskop anzuschaffen und mit meinem neuen Mikroskop mehrere Mikroskop-Rechner zu bauen, um Experimente und Illustrationen zu machen. Ich bin kein Experte auf dem Gebiet der Optik, und wenn es notwendig ist, etwas Neues zu lernen, versuche ich immer, die Theorie durch Experimente und praktische Aktivitäten zu erlernen.

Hier haben wir also ein nagelneues binokulares Mikroskop, das ich bei eBay für 163 US-Dollar von Miko India gekauft habe, „einem der führenden Hersteller und Exporteure von wissenschaftlichen/Laborgeräten, Mikroskopen usw.“. Da ein Bild mehr sagt als tausend Worte, werde ich einige Bilder zeigen, die das Innere dieses „optischen Präzisionsinstruments“ zeigen, das von außen schön aussieht.

Ich sollte anmerken, dass dieses Mikroskop seltsamerweise ein qualitativ hochwertiges Stativ, einen mechanischen Tisch und ein drehbares Mundstück hat. Alle mechanischen Teile funktionieren einwandfrei. Alles andere ist jedoch von sehr schlechter Qualität und mit Schmutz und abgeplatzter Farbe bedeckt. Beachten Sie, dass Miko India dieses Mikroskop als biologisches Präzisionsinstrument und nicht als Spielzeug oder Schülermikroskop positioniert.

Alle Objektivlinsen sind verkratzt und schmutzig. Ich habe sie nicht zerlegt; ich bin jedoch sicher, dass die Qualität der optischen Oberflächen nicht besser ist als die Qualität der Metall- und Kunststoffteile dieser Linsen.

Weitere Bilder der Linsen zeigen, dass sie schlecht bearbeitet sind und eine schlechte Chrombeschichtung haben. Viele Kratzer und abgesplitterte Teile.

1. Schauen wir uns nun an, was sich im Inneren des Schaltkastens befindet. Alle Metallteile wurden von einem Amateur in seiner oder ihrer Garage hergestellt und definitiv nicht in der optischen Fabrik von „einem der führenden Hersteller und Exporteure von wissenschaftlichen/Laborinstrumenten“.
2. Der Staub und Schmutz, der auf diesem Bild zu sehen ist, war überall im Mikroskop. Ich musste es vor der Prüfung reinigen.

1. Falsche Masseverbindung; das Massekabel ist mit dem Kunststoffgehäuse verbunden. 2. Schlecht gefertigte LED-Halterung mit unzureichender Oberfläche für die LED-Kühlung. 3. Zwischen dem LED-Kühlkörper und der Halterung wurde kein Wärmeleitfett angebracht

Der optische Pfad über dem Objektivrevolver sollte gut bearbeitet und mit schwarzer Farbe bedeckt sein, um interne Reflexionen zu verringern; bei diesem Gerät ist die Farbe weiß und es gibt mehrere Vertiefungen im Aluminiumgehäuse

Rudimentär hergestellte Prismen mit rostigen Halterungen und verbogenen Schrauben im Mikroskopkopf.

Zerkratzte optische Oberflächen des Abbe-Kondensors.

Nach etwa einem Tag Reparaturarbeiten und dem Austausch von Objektiven und Okularen mit qualitativ hochwertigen Optiken habe ich nun ein gutes Mikroskop.

Meiner Meinung nach ist der Mikroskoppreis definitiv kein Indikator für Qualität. Wenn man für ein Markenmikroskop bezahlt, bezahlt man 90% oder sogar mehr für den Namen (man kann auch für die Luft bezahlen) und 10% für das Ding selbst. Wenn Sie verstehen und leicht lernen können, wie die Dinge funktionieren, können Sie No-Name-Produkte kaufen. Wenn Sie jedoch nicht gerne Ihren Verstand einschalten, ist es besser, für einen Markennamen zu bezahlen. Ich bin mir sicher, dass man für etwa 200 oder sogar 150 Dollar ein biologisches Mikroskop mit Binokularen von guter Qualität kaufen kann, das in China hergestellt wurde. Heutzutage wird sowieso fast alles in China hergestellt! Trotzdem kann man manchmal etwas bekommen, was ich hier beschrieben habe.

Nachdem ich etwas Zeit und Geld investiert habe, habe ich dieses Mikroskop benutzt, um Illustrationen für alle Mikroskop-Rechner vorzubereiten, die Sie auf dieser Website finden können, einschließlich dieses Rechners. Ich werde dieses Mikroskop für eine lange Zeit verwenden.

Dieser Artikel wurde von Anatoly Zolotkov

geschrieben.