Experiment: Wassertropfen-Mikroskop

Material:

  • Laserpointer (<1 mW! siehe unten!)
  • Büroklammer oder Spritze mit Kanüle
  • Wasserprobe (altes Blumenwasser, Teichwasser, Meerwasser)
  • Lippenpflege oder Handcreme
  • Zahnstocher oder kleiner Strohhalm oder Pipette

Bitte benutzt nur einen Laserpointer mit weniger als 1 mW Lichtleistung. Laser sind gefährlich und bereits diese “schwachen” Laser mit 1 mW können zu bleibenden Augenschäden führen. Bitte – ernsthaft – nicht “einfach mal den starken Laserpointer vom Onlinehändler” probieren.

Experiment:

Das Ziel ist Folgendes: eine Möglichkeit für einen hängenden Tropfen zu schaffen, denn darin können spannende Dinge entdeckt werden. Dafür verwenden wir entweder die Spitze einer Kanüle oder eine Drahtschlaufe in einer Büroklammer und einen Laser, aber der Reihe nach:

Tropfen an einer Kanüle
Spritze/Kanüle-Variante

Spritze/Kanüle-Variante: Weniger Bastelei aber auch weniger praktisch. Die Wasserprobe mit einer Spritze und Kanüle aufziehen und ganz vorsichtig einen Tropfen herausdrücken, der kugelig ist und noch nicht von seinem eigenen Gewicht in die Länge gezogen wird (siehe Bild). Dabei liegt die Spritze am besten auf einem Tisch auf der Seite.

Drahtschlaufe hält Tropfen
Büroklammer-Variante in unserer Kneipen-Experiment-Box

Büroklammer-Variante: Etwas Bastelei aber mehr Freude später. Die Büroklammer auseinander und dann mit einer Zange eine kleine Schlaufe in die Mitte des Drahtes biegen. Der innere Durchmesser der Schlaufe sollte circa 2 mm betragen. Den Rest des Drahtes so biegen, dass man ihn aufstellen oder befestigen kann (siehe Bild – bei mir ist das Teil meiner Kneipen-Experiment-Box, konzentriert euch also bloß auf die Biegeform der Büroklammer und lasst euch vom Rest nicht verunsichern). Diese Drahtschlaufe dann mit Handcreme oder Lippenpflege ganz leicht fetten, am besten so, dass man etwas Fett bereits zwischen zwei Fingern verteilt hat. Dann die Drahtschlaufe damit nur ein paar mal kurz anfassen. Gibt man jetzt ein klein wenig der Wasserprobe auf diese Drahtschlaufe, wird ein fast kugelrunder Tropfen unter dieser Schlaufe hängen bleiben.

Projektion mit rotem Laser
Projektion mit rotem Laser

Die Drahtschlaufe mit Tropfen (oder Kanüle) positioniert man ca. 20 cm vor einer weißen Fläche, z.B. einer Wand oder einem Blatt Papier, am besten in einem etwas abgedunkelten Raum. Wenn man nun mit einem Laser durch den Tropfen leuchtet, verschwindet der kleine Punkt des Lasers und es wird ein Bild sichtbar – man kann dort sehen was im Tropfen an der Oberfläche schwimmt. Das Wasser wirkt als Probe und Linse gleichzeitig. Mit der Büroklammervariante kann man auch von oben oder unten beleuchten.

Als Probe eignet sich hervorragend Blumenwasser aus der Vase in der Schnittblumen eine Woche oder länger herumstanden, oder etwas Wasser aus einem Teich oder eurem Aquarium. Für den Anfang gilt auf jeden Fall: Wenn das Wasser schon etwas grün ist, findet man auf jeden Fall irgendwas, was darin rumschwimmt. Wenn man im Urlaub ist, kann man dann ja auch mal eine Wasserprobe aus dem Meer mit nach Hause bringen und schauen was sich dort so für Gestalten rumtreiben.

Die Kiste
Kneipen-Experiment-Box

Damit dieses Experiment auch bei Tageslicht funktioniert, habe ich für unsere “Plötzlich Wissen!”-Touren eine kleine Kiste gebaut, die oben einen weißen Schirm hat, auf den das Bild projiziert wird. Die Abbildung von den Dingen, die im Wassertropfen schwimmen, ist nicht sehr lichtstark. Damit man auch am Tage oder in hell erleuchteten Kneipen etwas erkennen kann, benutze ich ein paar stärkere Laser. Ein roter Laser ist in die Kiste eingebaut und vorne gibt es ein Loch und eine Führung zum Aufsetzen eines grünen Laserpointers, damit niemand Gefahr läuft einen Blick in einen starken Laser zu werfen. Das Augenlicht der Menschen die wir auf unseren Touren treffen liegt uns sehr am Herzen.

Warum?

Einen kleiner Wassertropfen, der so “aufgehängt” ist wie oben beschrieben, ist im Prinzip eine kugelförmige Linse. Alles, was direkt an seiner Oberfläche schwimmt, wird scharf abgebildet, wenn man mit parallelem Licht darauf leuchtet. Deswegen funktioniert dieses Experiment eigentlich nur mit einem Laser – aus dem immer ein sehr paralleler Lichtstrahl heraus kommt, der Lichtpunkt also mit zunehmender Entfernung nicht größer wird (oder nur sehr wenig). Deswegen muss man auch nichts scharf stellen. Wenn man einen Laser benutzt, ist das Bild aus dem Tropfen immer scharf.

Man kann auch interessante Dinge in der eigenen Spucke entdecken (am besten vorm Zähneputzen ;-)). Dazu hatte Dr. Lucy Patterson mal eine Idee auf dem Science Hack Day Berlin 2013 vorgeschlagen, an der ich mitgebastelt habe: Die #SPITLamp.

Was hat das mit Meeren und Ozeanen zu tun?

Kleine Dinge, die man mit dem bloßen Auge nicht oder kaum in einem Wassertropfen entdecken kann, gibt es überall. Diese Einzeller und Mikroorganismen finden sich im oben erwähnten Blumenwasser oder im Teich, sondern natürlich auch im Meer. Und gerade da gibt es jede Menge davon und sie sind super wichtig. Darüber haben wir auch schon einige Artikel geschrieben. Im Artikel Das Meer, das wir zum Atmen brauchen sind Mikroalgen die Hauptdarsteller, bei Welches Lebewesen kommt am häufigsten im Meer vor? handelt es sich um – ACHTUNG Spoiler – Bakterien. Genau wie im Artikel Der Duft des Meeres oder auch Bakterienpups. Es gibt sogar ein Citizen Science Projekt in dem man kleine Dinge im Wasser suchen kann, über das wir in Das Plankton-Spiel für Luchsaugen berichtet haben.

Erste Tauchtiefe

Zweite Tauchtiefe

Text: CC-BY-SA 4.0, Dr. André Lampe für Plötzlich Wissen!

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