Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gesamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XVm. Jahrg. 



16. Juli 1903. 



Nr. 29. 



Die Sichtbarmachung und Größenbestinimung 



ultramikroskopischer Teilchen mit 

 besonderer Anwendung auf Goldrubiugläser. 



Von H. Siedentopf und R. Zsigmoudy in Jena 1 ). 



Die theoretischen Diskussionen über die Leistungs- 

 fähigkeit unserer Mikroskope haben sieh nach dem 

 Vorgange von Abbe und Helmholtz im allgemeinen 

 nur auf das Auflösungsvermögen der Objektive be- 

 zogen, mit der bekannten Grenzbestimmung, daß Struk- 

 turelemente bis zu einer Feinheit von etwa 1 / i ft (1 ft = 

 Viooo Millimeter) noch auflösbar seien. Diese Frage 

 nach der Auflösbarkeit, d. h. der annähernd objekt- 

 ähnlichen Abbildung, ist für die weit überwiegende 

 Mehrzahl mikroskopischer Untersuchungen von wesent- 

 lichem Belang. Man will gemeinhin durch die mikro- 

 skopische Untersuchung nicht bloß erfahren, daß an 

 einem zu untersuchenden Objekte eine Struktur vor- 

 liegt, sondern man will vor allem wissen, wie diese 

 aussieht. Die Möglichkeit, Strukturen, die feiner sind, 

 als der obigen Grenzbestimmung entspricht, noch 

 ähnlich abzubilden, wird durch die Beugung des 

 Lichtes an den Elementen der Strukturen vereitelt. 



Die Frage nach der Abbildung von Strukturen 

 ist aber nicht die einzige, die bei der mikroskopischen 

 Beobachtung gestellt werden kann. Es können auch 

 Fälle vorkommen, bei denen es genügt nachzuweisen, 

 daß überhaupt eine Struktur oder, allgemeiner ge- 

 sprochen, eine Diskontinuität vorliegt; ähnlich wie 

 die astronomische Beobachtung sich nicht auf die 

 von Planetendetails beschränkt, sondern auch die 

 Sichtbarmachung lichtschwacher Fixsterne anstrebt. 



Die Goldrubingläser repräsentieren nun Objekte 

 für die mikroskopische Untersuchung , wie sie der 

 Fixsternhimmel für die astronomische darbietet. Aber 

 nicht nur Goldrubingläser sind für solche Unter- 

 suchungen geeignet — obgleich sie gewissermaßen 

 Musterobjekte repräsentieren — sondern auch allge- 

 meiner feste oder flüssige, getrübte oder kolloidale 

 Lösungen, vorausgesetzt, daß die mittleren Ab- 

 stände der einzelnen darin suspendierten oder kolloi- 

 dal gelösten Teilchen nicht kleiner sind als etwa eine 

 halbe Wellenlänge des Lichtes. 



Setzen wir noch voraus, daß diese kleinsten Teil- 

 chen selbst nach jeder Kichtung hin kleiner sind als 



l ) Autoreferat aus Ann. d. Physik 1903, F. 4, Ed. X, 

 S. 1—30. 



etwa eine halbe Wellenlänge, so ist es klar, daß ihre 

 mikroskopischen Bilder nur Beugungsscheibchen sein 

 werden. 



Wir wollen solche Teilchen der Kürze halber als 

 „ultramikroskopische" Teilchen bezeichnen, um damit 

 hervorzuheben, daß die Wahrnehmung von Details 

 oder Strukturen dieser Teilchen durch mikroskopische 

 Beobachtung unmöglich ist. 



Man könnte nun einwenden, daß der bloße Nach- 

 weis von solchen Beugungsscheibchen nicht ausreiche, 

 um die betreffenden Teilchen genügend zu charak- 

 terisieren, und damit Untersuchungen, wie die vor- 

 liegende, von vornherein als wertlos hinstellen. Wir 

 glauben aber durch unsere Untersuchungen an Gold- 

 rubingläsern den bündigen Beweis geliefert zu haben, 

 daß nicht bloß der Nachweis des Vorhandenseins einer 

 diskontinuierlichen Verteilung von Gold in diesen 

 Gläsern von Interesse ist, sondern daß auch in der 

 Farbe, der Anordnung, dem Polarisationszustand, der 

 Helligkeit und in flüssigen Medien auch in der Art 

 der Bewegung der Scheibchen eine Anzahl individua- 

 lisierender Merkmale erhalten bleibt, welche in vie- 

 len Fällen eine wissenschaftlich ausreichende Charak- 

 terisierung ermöglichen. 



Die mikroskopische Untersuchung solcher Objekte 

 auf ihre ultramikroskopischen Teilchen läßt sich nicht 

 nach dem üblichen Verfahren bewerkstelligen. Zum 

 Beispiel ließen die gefärbten Rubingläser, in denen 

 wir die verschiedensten Zerteiluugen von Gold nach- 

 weisen konnten, nach den gewöhnlichen Methoden 

 untersucht, selbst mit der üblichen Anordnung der 

 sog. Dunkelfeldbeleuchtung keine Spur einer Trü- 

 bung erkennen, sondern erschienen homogen. Man 

 hätte bei ihnen eine Andeutung einer Heterogenität 

 erwarten dürfen, da sich die Goldgläser in Dünn- 

 schliffen wie gefärbte Bakterienpräparate verhalten 

 sollten. Wir haben daher eine neue Methode aus- 

 gearbeitet, welche es gestattet, die Goldteilchen selbst, 

 soweit als möglich, der direkten Beobachtung zugäng- 

 lich zu machen. 



Der Schwerpunkt der Methode liegt in der An- 

 ordnung der Beleuchtung, die von der bisher üblichen 

 merklich abweicht. Da im allgemeinen die optisch 

 nachzuweisenden Teilchen nicht oder doch nicht mit 

 genügender spezifischer Intensität selbstleuchtend 

 werden , so ist man von vornherein auf künstliche 

 Beleuchtung angewiesen und zwar, wie weiterhin 

 noch näher begründet wird, vermittelst spezifisch hei- 



