Entdeckungstour in „Mini-Welten“

Weicher Kunststoff (aufgenommen mit einem Polfilter). Bild: DLR
Weicher Kunststoff (aufgenommen mit einem Polfilter). Bild: DLR
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Wie sehen wohl eine Blüte oder das Blatt einer Pflanze ganz nah und groß betrachtet aus? Oder ein menschliches Haar oder ein paar Sandkörner? Tauch ein in die faszinierende Welt des Mikrokosmos! Du hast kein Mikroskop? Kein Problem! Hier erklären wir dir, wie du eines basteln kannst. Mit ein paar „Zutaten“ verwandelst du dein Smartphone in ein Mikroskop und dann geht es auf Entdeckungstour in spannende „Mini-Welten“! Das Mitmach-Experiment eignet sich übrigens besonders gut für die Projektarbeit in Schulen – aber natürlich kannst du das alles auch mit Freundinnen oder Freunden zu Hause ausprobieren.

Mikroskope eröffnen Einblicke in winzige Welten. Sie dienen der Erforschung einer Vielzahl von Dingen – von tierischen und pflanzlichen Zellen bis hin zu Meteoriten! Die Vergrößerung funktioniert dabei über speziell geformte Linsen aus Glas oder Kunststoff, die durch ihre Form das Licht brechen wie die Linse in einer Lupe. Dabei sind diese Linsen – die sogenannte Optik – fest in Mikroskopen verbaut, sodass sie von außen nicht gesehen werden können. Sie sind aber beweglich, damit der Abstand zwischen dem betrachteten Gegenstand und dem Auge des Betrachters optimal eingestellt werden kann. Ist das der Fall, erhält die Netzhaut des Betrachters, – also der lichtempfindliche Teil des Auges – ein scharfes und vergrößertes Abbild des Untersuchungsobjekts.

In einfachen Lichtmikroskopen wird der Gegenstand durch zwei Linsen vergrößert – als ob man ihn durch zwei Lupen hintereinander betrachtet. Eine Linse sitzt nah am Gegenstand im sogenannten Objektiv. Diese Linse vergrößert das Bild des Gegenstands dadurch, dass sie das Licht durch ihre Form bricht, das heißt ablenkt. So entsteht ein reelles Zwischenbild, das bereits größer erscheint als der Gegenstand selbst. Dieses Zwischenbild wird durch eine zweite Linse im sogenannten Okular nah am Auge des Betrachters nochmals vergrößert. Die Lichtstrahlen werden dazu vom Okular erneut gebrochen und gelangen auf die Netzhaut. Dieses virtuelle Bild nimmt eine größere Fläche auf der Netzhaut ein als das Bild des Gegenstands ohne Mikroskop betrachtet einnehmen würde. Dadurch erscheint uns sein Abbild um ein Vielfaches größer als der Gegenstand wirklich ist.

Schema des Strahlengangs von einem Gegenstand durch Objektiv und Okular eines Mikroskops bis zum Augenhintergrund. Bild: lichtmikroskop.net
Schema des Strahlengangs von einem Gegenstand durch Objektiv und Okular eines Mikroskops bis zum Augenhintergrund. Bild: lichtmikroskop.net

Dein Smartphone wird zum Mikroskop

Schema des Strahlengangs durch die Bauteile eines Schülermikroskops. Das entstandene virtuelle Bild ist viel größer als das Objekt, das unter dem Objektiv zur Betrachtung liegt. Bild: lichtmikroskop.net
Schema des Strahlengangs durch die Bauteile eines Schülermikroskops. Das entstandene virtuelle Bild ist viel größer als das Objekt, das unter dem Objektiv zur Betrachtung liegt. Bild: lichtmikroskop.net

In Smartphones sind heutzutage technisch weit entwickelte Kameras eingebaut, die mit ihren Linsen eine vergrößerte Abbildung von Gegenständen ermöglichen. Diese Funktion ist vor allem bei Nahaufnahmen und beim Zoomen wichtig. Diese Optiken bestehen in modernen Kameras in Smartphones aus vielen verschiedenartig geformten Linsen. Dadurch wird es möglich, auch mit einem Gerät eine große Bildqualität zu erzielen, das bequem in deine Hosentasche passt.

Wie oben erklärt können Optiken wie Objektiv und Okular hintereinander angeordnet werden, um eine noch höhere Vergrößerung zu erreichen. Das können wir auch mit den Optiken in Smartphones tun. Wenn man die Optik aus einem kaputten Smartphone vor der Optik eines funktionierenden Smartphones befestigt, kann man sogar Fotos von den vergrößerten Objekten machen. Im Folgenden erklären wir dir, wie du ein solches Smartphone-Mikroskop nachbauen kannst.

Du benötigst:

  • ein Smartphone
  • eine ausgebaute Kamera aus einem alten Smartphone
  • doppelseitiges Klebeband
  • eine Lichtquelle
  • stapelbare Unterlagen, z.B. Papierblöcke
  • interessante Objekte zum Betrachten
  • etwas Wasser
  • durchsichtigen Klebestreifen und Klarsichtfolie als Objektträger

Und so gehst du vor:

Du brauchst ein ausgebautes Kameramodul aus einem alten Smartphone: Die bekommst du auf Nachfrage oft für umsonst in kleinen Handyreparaturläden. Es gibt verschiedene Modelle. An den Kameramodulen ist noch ein Sensor und oft etwas Elektronik befestigt. Sie fangen das Licht für das Foto ein und sorgen dafür, dass es in eine Bilddatei umgerechnet werden kann.

In einem ersten Schritt musst du vorsichtig die Optik der Kamera vom Sensor und anderen Bauteilen wie Plastikeinfassungen oder Elektronik trennen. Das gelingt bei einigen Modellen durch vorsichtiges Ziehen mit den Fingern. Bei manchen musst du aber mit Werkzeug wie einem feinen Messer oder einem Lötkolben nachhelfen. Bitte dazu Erwachsene um Hilfe. Vielleicht kann dir dabei auch der Handyreparaturladen behilflich sein.

Wenn du die Optik mit ihrem Gehäuse vorliegen hast, kannst du sie mithilfe von etwas doppelseitigem Klebeband (es empfiehlt sich etwas dickeres Band wie Powerstrips) vor der Kamera eines Smartphones befestigen. Achte darauf, dass vorher keine Fingerabdrücke auf den Kameras sind, damit das Licht gut durchfallen kann.

Jetzt ist Fingerspitzengefühl gefragt. Suche dir ein Objekt, dass du unter deinem Mikroskop betrachten willst – zum Beispiel kleine Stücke von Pflanzen. Klebe diese behutsam mit einem Stück Klebestreifen auf eine Folie. Diese legst du dann über eine Lichtquelle. Wir haben in unseren Fotos einen Bildschirm von einem Tabletcomputer als Lichtquelle verwendet. Du kannst aber auch einfach eine Taschenlampe unter eine Glasplatte halten und darauf deine Folie legen. Nun musst du nur noch dein Smartphone-Mikroskop optimal über deinem Objekt balancieren, bis das Bild scharf ist. Probiere dazu ein paar verschiedene Höhen aus. Mit etwas Geduld und Geschick wirst du sicher bald in winzige Welten eintauchen können.

Um dir den Bau deines Smartphone-Mikroskops zu erleichtern, haben wir hier noch eine detaillierte Anleitung mit Fotos für dich.

Profi-Tipps:

  • Die Vergrößerung eines normalen Mikroskops kannst du berechnen, indem du die Vergrößerung des Objektivs mit der Vergrößerung des Okulars multiplizierst.
  • Die Vergrößerung deines Smartphone-Mikroskops kannst du leider nicht so leicht ausrechnen. Wenn du aber ein Lineal neben dein Objekt legst, kannst du es als Maßstab nutzen und darüber die Vergrößerung bestimmen.
  • Wenn dein Licht zu hell ist, kannst du mit einem weißen Blatt Papier einen Diffusor basteln. Dieser streut das Licht, sodass dein Objekt gleichmäßiger ausgeleuchtet wird.
  • Mit einer 3D-Kinobrille kannst du dir einfach einen Polarisationsfilter, kurz Polfilter, basteln, mit dem du beispielsweise farblosen Kunststoff in bunten Farben erstrahlen lassen kannst wie im Titelbild oben. Frage am besten deine Physiklehrerin oder deinen Physiklehrer um Hilfe oder kontaktiere das DLR_School_Lab Jena unter der E-Mail Adresse schoollab_jena@dlr.de.
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