Kurz & knapp
Die numerische Apertur (NA) gibt an, wie viel Licht ein Objektiv aus dem Präparat aufnimmt: NA = n · sin α. Je größer sie ist, desto feiner ist das Auflösungsvermögen und desto heller das Bild.
Inhalt
Die numerische Apertur ist eine dimensionslose Kennzahl für den Öffnungswinkel eines Objektivs. Sie berechnet sich aus dem Brechungsindex n des Mediums zwischen Deckglas und Frontlinse und dem Sinus des halben Öffnungswinkels α: NA = n · sin α.
Wie die Zahl zustande kommt
Von einem Punkt im Präparat gehen Lichtstrahlen in alle Richtungen aus. Das Objektiv fängt nur den Kegel auf, der in seine Öffnung fällt. Je weiter dieser Kegel geöffnet ist, desto mehr Beugungsinformation gelangt ins Bild. In Luft (n = 1) kann sin α nie größer als 1 werden, praktisch erreichen Trockenobjektive etwa 0,95. Mit Öl (n ≈ 1,515) steigt der Wert auf bis zu rund 1,4, mehr dazu bei Immersionsöl.
Typische Werte und was sie bedeuten
| Objektiv | NA | Mögliche Auflösung* |
|---|---|---|
| 4x | 0,10 | ca. 2,8 µm |
| 10x | 0,25 | ca. 1,1 µm |
| 40x | 0,65 | ca. 0,42 µm |
| 100x Öl | 1,25 | ca. 0,22 µm |
*Rechnung nach Abbe, d = λ / (2 · NA) mit Licht von 550 Nanometern (Grün). Der Wert beschreibt die theoretische Grenze und gilt nur bei sauberer Beleuchtung.
Warum Du auf die NA achten solltest
- Auflösung: Sie wächst proportional zur NA, siehe Auflösungsvermögen.
- Helligkeit: Im Durchlicht steigt sie etwa mit dem Quadrat der NA, bei gleicher Vergrößerung wirkt das Bild mit hoher NA deutlich heller.
- Förderliche Vergrößerung: Sie liegt grob bei 500 bis 1000 mal NA. Ein Objektiv mit NA 0,25 trägt also nur etwa 125- bis 250-fach sinnvoll weiter, dazu mehr bei förderlicher Vergrößerung.
- Schärfentiefe: Sie sinkt mit steigender NA, die Fokusebene wird dünn.
Achtung bei Werbeangaben: Eine „Vergrößerung bis 2000x“ ohne NA-Angabe sagt wenig. Prüfe die NA auf dem Objektiv: Ohne ausreichende Apertur bringt zusätzliche Vergrößerung kein neues Detail, nur ein größeres, unscharfes Bild.
Rechenbeispiel: 0,25 gegen 0,30
Zwei 10x-Objektive unterscheiden sich nur in der Apertur: das eine hat 0,25, das andere 0,30. Bei grünem Licht löst das erste etwa 1,1 Mikrometer auf, das zweite rund 0,92 Mikrometer. Die Helligkeit verhält sich wie das Quadrat der Apertur, also (0,30 / 0,25)² ≈ 1,44: Das zweite Bild ist rechnerisch rund 44 Prozent heller. Ein kleiner Zahlensprung auf der Gravur macht also einen spürbaren Unterschied im Bild.
Verwandte Begriffe
- Auflösungsvermögen – folgt direkt aus der NA
- Aperturblende – regelt den genutzten Winkel
- Kondensor – liefert den Lichtkegel
- Leere Vergrößerung – Vergrößerung jenseits der NA-Grenze
- Kaufhilfe: Mikroskop kaufen
Häufige Fragen
Wo finde ich die numerische Apertur?
Sie ist auf dem Objektivkörper eingraviert, meist direkt hinter der Vergrößerung, etwa „40x / 0,65“. Bei Okularen gibt es keine NA.
Kann die NA größer als 1 sein?
Nur mit Immersionsmedium. Öl-Objektive mit NA 1,25 bis 1,4 sind üblich, weil das Öl den Brechungsindex zwischen Deckglas und Frontlinse anhebt.
Welche NA ist für Einsteiger sinnvoll?
Ein 40x-Objektiv mit NA um 0,65 deckt Pflanzenzellen und Einzeller gut ab. Für Bakterien brauchst Du ein 100x-Ölobjektiv mit NA ab etwa 1,25.
Quellen
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