Зміст
- Що таке флуоресцентний мінерал?
- Флуоресценція більш детально
- Скільки мінералів флуоресцентне ультрафіолетовому світлі?
- Флуорит: оригінальний "флуоресцентний мінерал"
- Флуоресцентні геодези?
- Лампи для перегляду флуоресцентних мінералів
- Інші властивості люмінесценції
Люмінесцентні мінерали: Один з найбільш вражаючих музейних експонатів - це темна кімната, наповнена люмінесцентними скелями та мінералами, освітленими ультрафіолетом. Вони світяться дивовижним набором яскравих кольорів - в різкому контрасті з кольором гірських порід в умовах нормальної освітленості. Ультрафіолетове світло активує ці мінерали і змушує їх тимчасово випромінювати видиме світло різних кольорів. Це випромінювання світла відоме як "флуоресценція". Чудова фотографія вище показує колекцію флуоресцентних мінералів. Він був створений доктором Ханнесом Гробе і є частиною колекції Wikimedia Commons. Фото використовується тут за ліцензією Creative Commons.
Люмінесцентний мінеральний ключ: Цей ескіз є ключем до флуоресцентних гірських порід та мінералів у великому кольоровому зображенні вгорі цієї сторінки. Флуоресцентні мінерали у кожному зразку: 1. Церусит, Барит - Марокко; 2. Scapolite - Канада; 3. Хардістоніт (синій), Кальцит (червоний), Віллеміт (зелений) - Нью-Джерсі; 4. Доломіт - Швеція; 5. Адаміт - Мексика; 6. Шееліт - невідомий населений пункт; 7. Агат - Юта; 8. Тремоліт - Нью-Йорк; 9. Віллеміт - Нью-Джерсі; 10. Доломіт - Швеція; 11. Флуорит, Кальцит - Швейцарія; 12. Кальцит - Румунія; 13. Риоліт - невідомий населений пункт; 14. Доломіт - Швеція; 15. Віллеміт (зелений), Кальцит (червоний), Франклін, Родоніт - Нью-Джерсі; 16. Евкриптит - Зімбабве; 17. Кальцит - Німеччина; 18. Кальцит у септаріанському вузлику - Юта; 19. Флуорит - Англія; 20. Кальцит - Швеція; 21. Кальцит, Доломіт - Сардинія; 22. Краплі - Туреччина; 23. Шееліт - місцевість невідома; 24. Арагоніт - Сицилія; 25. Бенітоїт - Каліфорнія; 26. Кварцовий Геоде - Німеччина; 27. Доломіт, Залізна Руда - Швеція; 28. Невідомо; 29. Синтетичний корунд; 30. Powellite - Індія; 31. Хіаліт (опал) - Угорщина; 32. Власовіте в Еудаліте - Канада; 33. Спар Кальцит - Мексика; 34. Манганокальцит? - Швеція; 35. Кліногідрит, Хардістоніт, Віллеміт, Кальцит - Нью-Джерсі; 36. Кальцит - Швейцарія; 37. Апатит, Діопсид - США; 38. Долостоун - Швеція; 39. Флуорит - Англія; 40. Манганокальцит - Перу; 41. Геміморфіт зі сфалеритом у банді - Німеччина; 42. Невідомо; 43. Невідомо; 44. Невідомо; 45. Доломіт - Швеція; 46. Халцедон - невідомий населений пункт; 47 Віллеміт, Кальцит - Нью-Джерсі. Це зображення було створено доктором Ханнесом Гробе і є частиною колекції Wikimedia Commons. Він використовується тут за ліцензією Creative Commons.
Що таке флуоресцентний мінерал?
Всі мінерали мають здатність відбивати світло. Саме це робить їх видимими для людського ока. Деякі мінерали мають цікаву фізичну властивість, відому як "флуоресценція". Ці мінерали мають здатність тимчасово поглинати невелику кількість світла і миттєво пізніше виділяти невелику кількість світла різної довжини хвилі. Ця зміна довжини хвилі викликає тимчасову зміну кольору мінералу в очах людини-спостерігача.
Зміна кольору флуоресцентних мінералів є найбільш вражаючою, коли вони висвітлюються у темряві ультрафіолетовим світлом (якого людині не видно) і вони випускають видиме світло. Фотографія вище - приклад цього явища.
Як працює флуоресценція: Діаграма, яка показує, як фотони та електрони взаємодіють для отримання явища флуоресценції.
Флуоресценція більш детально
Флуоресценція мінералів виникає, коли зразок освітлений конкретними довжинами хвилі світла. Ультрафіолетове (УФ) світло, рентгенівські та катодні промені - типові типи світла, які викликають флуоресценцію. Ці типи світла мають здатність збуджувати сприйнятливі електрони в структурі атома мінералу. Ці збуджені електрони тимчасово підскакують до вищої орбіталі в структурі атомів мінералів. Коли ці електрони опускаються до своєї початкової орбіти, невелика кількість енергії вивільняється у вигляді світла. Цей викид світла відомий як флуоресценція.
Довжина хвилі світла, що виділяється з флуоресцентного мінералу, часто виразно відрізняється від довжини хвилі падаючого світла. Це призводить до видимих змін кольору мінералу. Це «світіння» триває до тих пір, поки мінерал буде освітлений світлом належної довжини хвилі.
Скільки мінералів флуоресцентне ультрафіолетовому світлі?
Більшість мінералів не мають помітної флуоресценції. Лише близько 15% мінералів мають флуоресценцію, яку видно людям, і деякі зразки цих мінералів не будуть флуоресцентними. Флуоресценція зазвичай виникає, коли в мінералі присутні специфічні домішки, відомі як "активатори". Зазвичай такі активатори є катіонами металів, таких як вольфрам, молібден, свинець, бор, титан, марганець, уран та хром. Рідкоземельні елементи, такі як європій, тербій, диспрозій та ітрій, також, як відомо, сприяють явищу флуоресценції. Флуоресценція також може бути викликана кристалічними дефектами структури або органічними домішками.
Окрім домішок «активатора», деякі домішки впливають на флуоресценцію. Якщо залізо або мідь є домішками, вони можуть зменшити або усунути флуоресценцію. Крім того, якщо мінерал активатора присутній у великих кількостях, це може зменшити ефект флуоресценції.
Більшість мінералів флуоресцентні одного кольору. Інші мінерали мають кілька кольорів флуоресценції. Кальцит, як відомо, флуоресцентно червоний, синій, білий, рожевий, зелений та помаранчевий. Як відомо, деякі мінерали виявляють кілька кольорів флуоресценції в одному зразку. Це можуть бути смугасті мінерали, які демонструють кілька стадій росту від батьківських розчинів зі зміною композицій. Багато мінералів флуоресцируют один колір при короткохвильовому УФ-світлі та інший колір при довгохвильовому УФ-світлі.
Флуорит: Поліровані зразки флюориту при нормальному освітленні (вгорі) і при короткохвильовому ультрафіолеті (знизу). Здається, флуоресценція пов'язана з кольором і смуговою структурою мінералів при простому світлі, що може бути пов'язано з їх хімічним складом.
Флуорит: оригінальний "флуоресцентний мінерал"
Одним із перших людей, що спостерігали флуоресценцію мінералів, був Джордж Габріель Стокс у 1852 р. Він відзначив здатність флюориту виробляти синє сяйво при освітленні невидимим світлом "поза фіолетовим кінцем спектру". Він назвав це явище "флуоресценцією" після мінералу фториту. Назва отримала широке визнання в мінералогії, гемології, біології, оптиці, комерційному освітленні та багатьох інших областях.
Багато зразків флюориту мають досить сильну флуоресценцію, що спостерігач може винести їх назовні, потримати їх під сонячним світлом, потім перенести їх у тінь і побачити зміну кольору. Лише кілька мінералів мають цей рівень флуоресценції. Флуорит, як правило, світиться синьо-фіолетовим кольором при короткохвильовому та довгохвильовому світлі. Деякі екземпляри, як відомо, сяють кремовим або білим кольором. Багато екземплярів не флуоресцентні. Вважається, що флуоресценція у флюориті спричинена наявністю ітрію, європію, самарію або органічного матеріалу в якості активаторів.
Люмінесцентна геодезія: Багато геодезистів Dugway містять флуоресцентні мінерали та створюють ефектний показ під УФ-світлом! Зразок та фотографії від SpiritRock Shop.
Флуоресцентні геодези?
Ви можете бути здивовані, дізнавшись, що деякі люди знайшли геоди з флуоресцентними мінералами всередині. Деякі геодези Дагвей, знайдені біля громади Дагвей, штат Юта, вистелені халцедоном, який виробляє вапняно-зелену флуоресценцію, спричинену слідовими кількостями урану.
Геодези Dugway дивовижні з іншої причини. Вони утворилися кілька мільйонів років тому в газових кишенях ріолітового ложа. Потім, приблизно 20 000 років тому, вони були розмиті хвильовою дією вздовж берегової лінії льодовикового озера і перенеслися за кілька миль до місця, де вони нарешті відпочили в озерних відкладах. Сьогодні люди їх викопують та додають у геодезичні та флуоресцентні колекції мінералів.
УФ-лампи: Три ультрафіолетові світильники для любителів флюоресцентного огляду мінералів. Зліва вгорі - невелика лампа в стилі "ліхтарик", яка виробляє довгохвильове УФ-світло і досить маленька, щоб легко поміститись в кишеню. Праворуч вгорі - невелика переносна короткохвильова лампа. Лампа внизу виробляє як довгохвильове, так і короткохвильове світло. Два вікна - це товсті скляні фільтри, які усувають видиме світло. Більша лампа досить сильна, щоб її використовувати для фотографування. Окуляри або захисні окуляри, що блокують УФ, слід завжди носити під час роботи з УФ-лампою.
Лампи для перегляду флуоресцентних мінералів
Лампи, що використовуються для пошуку та вивчення флуоресцентних мінералів, сильно відрізняються від ультрафіолетових ламп (так званих «чорних вогнів»), що продаються в магазинах новинок. Лампи магазину новинок не підходять для досліджень мінеральних речовин з двох причин: 1) вони випромінюють довгохвильове ультрафіолетове світло (більшість флуоресцентних мінералів реагують на короткохвильовий ультрафіолет); і 2) вони випромінюють значну кількість видимого світла, що заважає точному спостереженню, але не є проблемою для використання новинок.
Лампи з науковим рівнем випускаються в самих різних довжинах хвиль. У таблиці вище наведені діапазони довжин хвиль, які найчастіше використовуються для досліджень флуоресцентних мінералів, та їх загальні абревіатури.
Дві відмінні вступні книги про флуоресцентні мінерали: Збір флуоресцентних мінералів та Світ флуоресцентних мінералів, обидві Стюарт Шнайдер. Ці книги написані легко зрозумілою мовою, і кожна з них має фантастичну колекцію кольорових фотографій, що показують флуоресцентні мінерали при нормальному світлі та різній довжині хвилі ультрафіолету. Вони чудово підходять для вивчення флуоресцентних мінералів і служать цінними довідниками.
Інші властивості люмінесценції
Флуоресценція - одна з декількох властивостей люмінесценції, яку може проявляти мінерал. Інші властивості люмінесценції включають:
ФОСФОРЕСЦЕНЦІЯУ флуоресценції електрони, збуджені вхідними фотонами, підскакують до більш високого енергетичного рівня і залишаються там невеликою часткою секунди, перш ніж повернутися в основний стан і випромінювати флуоресцентне світло. У фосфоресценції електрони залишаються в орбіталі збудженого стану протягом більшої кількості часу до падіння. Мінерали з флуоресценцією припиняють світитися, коли джерело світла вимикається. Мінерали з фосфоресценцією можуть світитися ненадовго після вимкнення джерела світла. Мінерали, які іноді є фосфоресцентними, включають кальцит, селестит, колеманіт, фторит, сфалерит та вілеміт.
ТЕРМОЛУМІНІСЦЕНЦІЯТермолюмінесценція - це здатність мінералу при нагріванні виділяти невелику кількість світла. Цей нагрів може бути при температурі від 50 до 200 градусів Цельсія - набагато нижче, ніж температура розжарювання. Апатит, кальцит, хлорофан, флюорит, лепідоліт, скаполіт та деякі польові шпати періодично мають термолюмінесцентний вигляд.
ТРИБОЛУМІНІСЦЕНСАДеякі мінерали будуть випромінювати світло, коли на них подається механічна енергія. Ці мінерали світяться при ударі, подрібненні, подряпині або руйнуванні. Це світло є результатом розриву зв'язків у структурі мінералу. Кількість випромінюваного світла дуже мала, і часто потрібно ретельне спостереження в темряві. Мінерали, які інколи проявляють триболюмінесценцію, включають амблігоніт, кальцит, фторит, лепідоліт, пектоліт, кварц, сфалерит та деякі польові шпати.