Bei einer Vergrößerung werden die Bilder verzerrt, bei einer Mikroskopaufnahme jedoch nicht. Was ist das Prinzip der Mikroskopvergrößerung?

Wenn wir einen Bildausschnitt genauer betrachten möchten, vergrößern wir das Bild. Allerdings gibt es eine Grenze für den Vergrößerungsfaktor. Sobald diese Grenze überschritten wird, wird das Bild unscharf und verzerrt.

Allerdings weist das vergrößerte Bild unter einem Mikroskop auch bei einer Vergrößerung keine Probleme mit Unschärfe und Verzerrung auf. Auch wenn das Objekt tausend- oder zehntausendfach vergrößert wird, ist es immer noch genauso klar zu erkennen. Warum ist das so? Lassen Sie uns zunächst darüber sprechen, warum normale Bilder verzerrt sind. Was wir als gewöhnliche Bilder bezeichnen, sind die Bilder, die wir auf elektronischen Geräten wie Computern und Mobiltelefonen sehen. Diese Bilder bestehen im Wesentlichen aus einzelnen Pixeln. Beim Anzeigen der Informationen eines Bildes auf einem Computer ist eine Information sehr wichtig, nämlich das Pixel des Bildes, das angibt, aus wie vielen Pixeln das Bild besteht.

Angenommen, die Pixelgröße eines Bildes beträgt 1800 x 1000. Dies bedeutet, dass jede Zeile des Bildes aus 1800 Pixeln besteht und es insgesamt 1000 Zeilen gibt.

Bei normaler Größe können wir diese Pixel nicht sehen, aber wenn wir das Bild weiter vergrößern, werden diese Pixel angezeigt und das Bild wird unscharf und verzerrt. Dies führt zu einem Problem, nämlich, dass der Anwendungsbereich des Bildes eingeschränkt ist. Wenn wir beispielsweise ein Firmenlogo zeichnen und das Unternehmen dieses Logo auf einem großen Werbeplakat anbringen möchte, wird das Bild aufgrund der Vergrößerung unscharf und verzerrt. Daher müssen diese speziellen Bilder mithilfe einer speziellen Software in „Vektorgrafiken“ gezeichnet werden. Vektorgrafiken sind keine echten Bilder. Sie beschreiben eine bestimmte Figur durch gerade Linien und Kurven. Diese geraden Linien und Kurven werden alle durch mathematische Formeln ermittelt, sodass sie ohne Verzerrung in Bilder jeder Größe umgewandelt werden können.

Obwohl Vektorgrafiken das Problem der Verzerrung lösen können, handelt es sich im Wesentlichen nicht um echte Bilder, sondern um mathematische Formeln. Mikroskope sind jedoch anders. Sie verstärken tatsächlich die Wirkung von Objekten, ohne Unschärfe und Verzerrung zu verursachen. Warum ist das so?

Tatsächlich ist der Grund ganz einfach. Das unter einem Mikroskop sichtbare Bild besteht nicht aus Pixeln. Es ist eine Widerspiegelung der tatsächlichen Informationen des Objekts. Die tatsächlichen Informationen des Objekts sind objektiv vorhanden, daher gibt es kein Konzept der „Verzerrung“. Klingt das etwas verwirrend? Lassen Sie uns verstehen, wie Mikroskope Bilder erzeugen. Das erste Mikroskop war das optische Mikroskop. Das Vergrößerungsprinzip ist sehr einfach und basiert auf einer konvexen Linse.

Durch den optischen Effekt einer Konvexlinse kann das Bild eines Objekts vergrößert werden. Doch egal, wie konvex eine Konvexlinse ist, es ist unmöglich, biologische Zellen auf ein sichtbares Niveau zu vergrößern. Aber das ist egal. Wenn ein Objektiv nicht funktioniert, verwenden Sie zwei.

Ein optisches Mikroskop besteht hauptsächlich aus zwei Linsen, einer Objektivlinse und einem Okular. Beide Objektive verfügen über Vergrößerungen, sodass sich hier der Reiz der Multiplikation widerspiegelt. Wenn beispielsweise die Vergrößerung des Okulars eines Mikroskops 10-fach und die Vergrößerung der Objektivlinse 20-fach ist, dann ergibt 10 multipliziert mit 20 die 200-fache Vergrößerung dieses Mikroskops. Um die Vergrößerung eines Mikroskops zu erhöhen, müssen Sie daher lediglich die Vergrößerung des Okulars bzw. der Objektivlinse erhöhen. Obwohl die durch ein optisches Mikroskop vergrößerten Bilder weder unscharf noch verzerrt sind, können sie nicht unendlich vergrößert werden.

Optische Mikroskope verwenden sichtbares Licht und die Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist begrenzt. Aufgrund dieser Einschränkung können optische Mikroskope das Bild eines Objekts maximal 2000-fach vergrößern. Daher ist es kein Problem, mit einem optischen Mikroskop biologische Zellen zu beobachten. Wenn Sie jedoch einen Blick in eine mikroskopischere Welt werfen möchten, ist es machtlos.

Um Substanzen sehen zu können, die kleiner als Zellen sind, erfand der Mensch das Elektronenmikroskop. Ein Elektronenmikroskop ist viel größer als ein optisches Mikroskop. Es besteht normalerweise aus drei Teilen: einer Röhre, einem Vakuumgerät und einem Stromschrank. Das Elektronenmikroskop verwendet eine magnetische Linse, die keine echte Linse ist. Dabei wird ein elektrisches oder magnetisches Feld verwendet, um die Elektronenbahn in Richtung der Achse zu lenken und einen Fokus zu bilden. Mit anderen Worten: Das Vergrößerungsprinzip des Elektronenmikroskops basiert nicht auf sichtbarem Licht, sondern verwendet einen Elektronenstrahl anstelle von sichtbarem Licht und ein Magnetfeld anstelle einer optischen Linse.

Da es nicht durch sichtbares Licht eingeschränkt ist, ist die Vergrößerung eines Elektronenmikroskops mehr als 1.000-mal höher als die eines optischen Mikroskops, d. h., die Vergrößerung kann das Millionenfache erreichen. Unter einem Elektronenmikroskop wird die DNA im Zellkern sichtbar.

Allerdings ist DNA nur ein Makromolekül und nicht die mikroskopischste Form von Materie. Wir hoffen, einzelne Atome mit unseren eigenen Augen sehen zu können, daher entstand ein leistungsfähigeres Mikroskop, das „Rastertunnelmikroskop“. Das Rastertunnelmikroskop ist heute das leistungsstärkste Mikroskop der Welt. Es nutzt den Tunneleffekt der Quantentheorie. Das Rastertunnelmikroskop kann mehr als 300 Millionen Mal vergrößern, sodass Wissenschaftler mit diesem riesigen Instrument sogar einzelne Atome beobachten und lokalisieren können.

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