Messung der Brechungsindizes von Flüssikeiten und Einschlußmitteln

Um Dauerpräparate optimal anzufertigen ist es oft wünschenswert, den Brechungsindex des ausgehärteten Einschlußmittels zu kennen. Bei gefärbten Präparaten sollte der Brechungsindex mit dem des angefärbten Materiales übereinstimmen, d.h., das ungefärbte Material sollte nach dem Einschluß unsichtbar sein. Auf diese Weise unterdrückt man das nach der Färbung oft störende "Brechungsbild". Andererseits wünscht man sich bei zarten Diatomeen ein hochbrechendes Einschlußmittel, denn hier sollte der Brechungsindex um 0,3 Einheiten über dem der Diatomeenpanzer (nD ca. 1.45) liegen. Bei gröberen Formen oder bei bei Radiolarien ist wiederum eine geringere Differenz erwünscht, um die Objekte optisch aufzuhellen. Leider sind Abbesche Refraktometer sündhaft teuer, aber es geht auch anders:

Methode 1

Man benötigt ein kleines aus Holz gefertigtes Stativ, dessen Grundplatte etwa 20x20 cm groß sein soll. Auf dieser Platte bringt man in der Mitte einen Streifen Millimeterpapier an, ferner befestigt man auf der Platte einen senkrechten Holzstab von etwa 30 cm Länge, an dem man waagerecht einen Hohlschliffobjektträger klemmt (Abb.1). Über den Hohlschliff kittet man ein Deckgläschen, so daß die Höhlung zu einem Viertel bedeckt ist. Unter das Decklas gibt man das zu untersuchende Medium.

Messung

Zunächst blickt man derart durch den Objektträger, daß man die Nullmarke auf dem Millimeterpapierstreifen gerade außerhalb am Rande des Hohlschliffes sieht (blauer Strahl). Dann wandert man mit einer Bleistiftspitze den Streifen entlang, bis die Spitze gerade durch den gefüllten Hohlschliff am inneren Rand sichtbar wird (roter Strahl). Diesen Wert liest man ab, er gibt unter Verwendung einer Eichkurve den Brechungsindex an. Man beachte, daß bei Medien mit einem Brechungsindex, der kleiner als der des Glases ist, der rote Strahl links vom blauen Strahl verläuft und die abgelesenen Werte negativ gerechnet werden müssen. Sind beide Brechungsindizes identisch, sind die beiden eingezeichneten Strahlen deckungsleich. Um das Gerät nutzen zu können, muß es zunächst mit Medien bekannter Brechungsindizes geeicht werden. Hierzu trägt man auf der Abszisse den abgelesenen Wert in mm auf (Vorzeichen beachten!) und auf der Ordinate den dazugehörigen Brechungsindex. Man erhält in guter Näherung eine Eichgerade. Die Genauigkeit ist zufriedenstellend. Das Verfahren wurde im MIKROKOSMOS (Jahrgang?) beschrieben.

Medium nD
   
Wasser 1,333
Ethanol 1,361
Isopropanol 1,378
Chloroform 1,449
Toluol 1,496
Methylbenzoat 1,517
Nelkenöl 1,544
a-Bromnaphthalin 1,656
Methylenjodid 1,744

Methode 2

Man benötigt ein Mikroskop mit höhenverstellbarem dreilinsigen Kondensor, Objektführer oder Kreuztisch und einem Meßokular, ferner einen Hohlschliffobjektträger, den man mit einem Deckgläschen teilweise bedeckt, wie unter 1 beschrieben. Auf ein Klarglasfilter klebt man eine halbierte Rasierklinge derart, daß die Schneide die Filterscheibe gerade halbiert. Dieses Filter legt man in den Filterhalter des Kondensors mit der aufgeklebten Klinge nach oben. Sehr empfehlenswert ist ein Gelbfilter in Kombination mit einer Natriumdampflampe, andernfalls ein Grünfilter. Beides dient dazu, störende Farbränder zu unterdrücken.

Messung

Die Messung wird mit einem 20x-Objektiv durchgeführt, wenn möglich mit einem 40x- oder 60x-Objektiv. Theoretisch liefern stärkere Objektive genauere Werte, allerdings machen sich dann Unschärfen oft störend bemerkbar - man muß das günstigste Objektiv empirisch ermitteln!

Der Kondensor wird bei vollständig geöffneter Blende bis zum Anschlag nach oben gedreht und der Objektträger soweit verschoben, daß die optische Achse am Hohlschliff vorbei führt. Dann fokussiert man auf die Schneide der Rasierklinge. Verschiebt man nun den Objektträger mit Hilfe des Kreuztisches soweit, daß man die Schneide gerade durch den Rand des Hohlschliffes sieht, so bemerkt man, daß die Schneide um einige Einheiten nach links (negative Werte) oder nach rechts (positive Werte) springt (Abb.2). Diese "Sprungweite" liest man ab, sie gibt unter Verwendung einer Eichkurve den Brechungsindex an (vgl. Methode 1). Auch hier besteht eine lineare Beziehung zwischen der "Sprungweite" und dem Brechungsindex. Die Methode liefert recht genaue Werte (mindestens zwei Stellen hinter dem Komma), auch sie wurde im MIKROKOSMOS (Jahrgang?) beschrieben.

Methode 3

Man benötigt eine Meßzelle wie in Abb.3 dargestellt. Wichtig ist es, die Oberfläche des Objektträgers und die Unterseite des aufgelegten Deckgläschens mit einigen Kratzern zu versehen, in die man am besten noch etwas schwarze Tusche einreibt und dann eintrocknen läßt. Da man nur dann brauchbare Werte erhält, wenn das aufgelegte Deckgläschen nicht aufschwimmt, muß dieses entweder festgekittet oder festgeklammert werden. Die Verwendung von Klammern erleichtert natürlich das Reinigen.

Messung

Man bestimmt mit Hilfe der Mikrometerschraube den scheinbaren Abstand zwischen der Oberfläche des Objektträgers und der unteren Fläche des aufliegenden Deckgläschens (jeweils auf Kratzer fokussieren!). Dieser Wert liefert mit Hilfe einer Eichkurve den Brechungsindex nD. Je höher der Brechungsindex, desto geringer der scheinbare Abstand. Zu beachten ist, daß man gewöhnlich die Mikrometerschraube um mehr als 360 Grad drehen muß - also die Nullpunktsüberschreitung mit einbeziehen!


Der Brechungsindex, Messung und Anwendung

Wenn Sie sich näher mit dem Brechungsindex, seiner Messung und seiner Anwendung beschäftigen wollen, verweisen wir auf das folgende pdf-File zu diesem Thema (25 Seiten, 24 Abbildungen):

Der Brechungsindex, Messung und Anwendung in der Mikroskopie und in der Polarisationsmikroskopie (pdf 0,5 MB)

 

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