Fragen zur Vorlesung 1+2 - Institut für Biomedizinische Optik
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<strong>Fragen</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> 01/2<br />
„Lichtmikroskopie & Fourieroptik“<br />
MIW 2. Sem. Master, SS 2012<br />
1. Wie lautet die Abbildungsgleichung einer Linse („Linsengleichung“) und wie ist die<br />
Vergrößerung definiert?<br />
2. Benennen Sie sechs Grundformen von Aberrationen optischer Abbildungssysteme.<br />
3. a) Zeichnen Sie auf, wie man eine Plankonvexlinse orientieren muss, um einen parallelen Strahl<br />
mit minimalen sphärischen Aberrationen zu fokussieren.<br />
b) Welchen Linsentyp muss man wo hinzufügen, um eine stärkere Fokussierung mit<br />
geringstmöglichen Aberrationen zu erzielen?<br />
4. Mit welcher Kombination von einfachen Linsen lassen sich sowohl sphärische als auch<br />
chromatische Aberrationen korrigieren? Begründen Sie Ihre Antwort und benennen Sie die<br />
Eigenschaften der verwendeten Glassorten.<br />
5. Skizzieren Sie Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang eines Mikroskops.<br />
6. Wie setzt sich die Gesamtvergrößerung eines Mikroskops aus Objektiv- und Okularvergrößerung<br />
zusammen?<br />
7. Das Okular erfüllt mehrere Funktionen. Benennen und erklären Sie diese Funktionen.<br />
8. Wie sieht ein „Unendlich“- Abbildungsstrahlengang im Mikroskop aus und was sind seine<br />
Vorteile?<br />
9. Was ist das „Rayleighkriterium“ <strong>für</strong> optische Auflösung?<br />
10. Wodurch ist die „förderliche Vergrößerung“ eines Mikroskops gegeben?<br />
11. Sie schicken einen kollimierten TEM00 Laserstrahl mit einem Durchmesser von 2 mm und einer<br />
Wellenlänge von 633 nm durch ein Objektiv mit 10 mm Brennweite a) Wie klein kann der<br />
Strahldurchmesser im Fokus werden? b) Wie ist die Intensitätsverteilung? c) Wie groß ist die<br />
Rayleighlänge des Strahls?<br />
12. a) Welcher Strahldurchmesser im Fokus wird erreicht, wenn ein paralleler Laserstrahl auf ein<br />
Objektiv mit 2 mm Durchmesser und 10 mm Brennweite fällt? Wie ist nun die<br />
Intensitätsverteilung im Fokus, und wie groß ist die Fokuslänge?<br />
13. a) Definieren Sie die numerische Apertur (NA) eines Beleuchtungs- oder Abbildungssystems.<br />
b) Drücken Sie mit Hilfe der NA den Punktbilddurchmesser d und das laterale<br />
Auflösungsvermögen A xy eines Mikroskops bei Hellfeldbeleuchtung durch einen Kondensor und<br />
bei Fluoreszenzbildgebung (d.h. mit selbstleuchtenden Objekten) aus. Wie hängen laterales und<br />
axiales Auflösungsvermögen A z zusammen? Vergleichen Sie diese Werte mit den<br />
Fokusabmessungen aus den beiden vorangegangenen <strong>Fragen</strong>.<br />
14. a) Was unterscheidet ein Immersionsobjektiv von einem Trockenobjektiv?,<br />
b) Wie und warum verändert sich durch Immersion die NA?<br />
c) Wann werden Wasserimmersionsobjektive eingesetzt, wann Ölimmersion?<br />
15. Warum können hochgeöffnete Mikroskopobjektive nur mit Deckgläsern bestimmter Dicke<br />
verwendet werden?<br />
16. Erläutern Sie die Bedeutung der folgenden Angaben auf einem Mikroskopobjektiv:<br />
- PLAN APO Neofluar<br />
- LD 63x/ 0,75 corr<br />
- ∞/0,17<br />
17. Erläutern Sie das strahlenoptische und das wellenoptische Konzept einer Abbildung.
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18. Erläutern Sie den Aufbau von räumlichen Feldverteilungen durch Elementarstrukturen<br />
unterschiedlicher Raumfrequenz an einem Rechteckgitter.<br />
19. Welche Beziehung besteht zwischen Gegenstandsebene und hinterer Brennebene einer<br />
Abbildungslinse?<br />
20. Skizzieren Sie eine 4-f Anordnung aus zwei Linsen und beschreiben Sie die optische Abbildung in<br />
dieser Anordnung durch eine Folge von Fouriertransformationen. Warum unterscheidet sich das<br />
(Punkt-) Bild vom (punktförmigen) Gegenstand?<br />
21. Durch welche mathematischen Operationen kann man a) mittels Punktbildfunktion und b) mittels<br />
optischer Übertragungsfunktion die Beeinflussung der Bildentstehung durch die<br />
Übertragungsoptik beschreiben?<br />
22. Wie hängen Punktbildfunktion und Übertragungsfunktion eines Abbildungssystems zusammen?<br />
23. Diskutieren Sie die Bedingungen <strong>für</strong> zeitliche und räumliche Kohärenz im Hinblick auf die<br />
Köhlersche Mikroskopbeleuchtung. Welche Folgen <strong>für</strong> die Erfüllung dieser Bedingungen hat das<br />
Schließen der Kondensorblende, und bei welcher Art von Objektstrukturen sind diese Folgen<br />
besonders ausgeprägt?<br />
24. Skizzieren Sie die kohärente und inkohärente Übertragungsfunktion eines optischen Systems<br />
25. Was unterscheidet Modulationstransferfunktion und optische Übertragungsfunktion?<br />
26. Welche Folgen hat das scharfe Abschneiden der Raumfrequenzspektrums bei einer bestimmten<br />
Grenzfrequenz <strong>für</strong> die kohärente Bildgebung ?