Abbildende optische Instrumente haben gewaltige Fortschritte in zahlreichen Wissenschafts- und Technikdisziplinen ermöglicht. Angefangen im ganz Kleinen – wie der Mikrobiologie – bis hin zum ganz Großen – wie der beobachtenden Kosmologie – werden damit Strukturen sichtbar, die andernfalls verborgen geblieben wären.

Das Ziel ist dabei immer, Strukturen auf dem zu untersuchenden Objekt sichtbar zu machen, sie zu identifizieren und im Nachgang zu untersuchen. Hierbei kann ein Bild des Objekts vergrößert oder verkleinert projiziert, oder gezielt physikalische Eigenschaften des verwendeten Lichts, wie Farbe oder Polarisation, ausgenutzt werden.

Wie originalgetreu sind diese Abbildungen tatsächlich? Auf welche Eigenschaften des abbildenden Systems kommt es dabei an? Welche schränken die Qualität der Abbildung ein, und wie stark? Kann man diese Einschränkungen umgehen?

Mit diesen und ähnlichen Fragen beschäftigt sich dieser Kurs.

Als Einstieg erarbeitet der Kurs die theoretischen Grundlagen zum Verständnis abbildender optischer Systeme, die parallel hierzu in Experimenten angewandt werden. Ein Zwischenziel bildet die Abbesche Theorie der Bildentstehung. Diese ermöglicht es, zu verstehen, welche Eigenschaften eines optischen Systems die kleinsten sichtbaren Strukturen begrenzen – erstaunlicherweise ist es nicht auf die Vergrößerung.

Hiervon ausgehend werden schließlich die erworbenen Grundlagen beim Aufbau eines Open-Source-Mikroskops (https://github.com/TadPath/PUMA) angewandt.

Der Kurs richtet sich an alle mit Interesse an optischer Bildgebung und deren Anwendungen in Biologie, Physik, Astronomie, Technik und anderen Disziplinen. Besondere Vorkenntnisse sind nicht notwendig. Vorausgesetzt wird allerdings die Bereitschaft, sich auf die mathematischen Grundlagen einzulassen und diese im Kurs gemeinsam zu erarbeiten.