Содержание
- Что такое флуоресцентный минерал?
- Флуоресценция в деталях
- Сколько минералов флуоресцирует в ультрафиолетовом свете?
- Флюорит: оригинал "Флуоресцентный минерал"
- Флуоресцентные геоды?
- Лампы для просмотра флуоресцентных минералов
- Другие люминесцентные свойства
Флуоресцентные минералы: Один из самых впечатляющих экспонатов музея - темная комната, заполненная флуоресцентными камнями и минералами, освещенными ультрафиолетовым светом. Они светятся удивительным набором ярких цветов - в резком контрасте с цветом скал в условиях нормального освещения. Ультрафиолетовый свет активирует эти минералы и заставляет их временно испускать видимый свет различных цветов. Это излучение света известно как «флуоресценция». Замечательная фотография выше показывает коллекцию флуоресцентных минералов. Он был создан доктором Ханнесом Гробом и является частью коллекции Wikimedia Commons. Фотография используется здесь под лицензией Creative Commons.
Флуоресцентный минеральный ключ: Этот эскиз является ключом к флуоресцентным камням и минералам на большом цветном изображении вверху этой страницы. Флуоресцентные минералы в каждом образце: 1. Церуссит, Барит - Марокко; 2. Скаполит - Канада; 3. Hardystonite (синий), Calcite (красный), Willemite (зеленый) - Нью-Джерси; 4. Доломит - Швеция; 5. Адамит - Мексика; 6. Шеелит - неизвестная местность; 7. Агат - Юта; 8. Тремолит - Нью-Йорк; 9. Виллемит - Нью-Джерси; 10. Доломит - Швеция; 11. Флюорит, кальцит - Швейцария; 12. Кальцит - Румыния; 13. Риолит - неизвестная местность; 14. Доломит - Швеция; 15. Виллемит (зеленый), Кальцит (красный), Франклинит, Родонит - Нью-Джерси; 16. Евкрипт - Зимбабве; 17. Кальцит - Германия; 18. Кальцит в септианском узелке - Юта; 19. Флюорит - Англия; 20. Кальцит - Швеция; 21. Кальцит, Доломит - Сардиния; 22. Капельные камни - Турция; 23. Шеелит - неизвестная местность; 24. Арагонит - Сицилия; 25. Бенитоит - Калифорния; 26. Кварц Геоде - Германия; 27. Доломит, железная руда - Швеция; 28. Неизвестный; 29. Синтетический корунд; 30. Пауэлл - Индия; 31. Гиалит (опал) - Венгрия; 32. Власовцы в Евдиалите - Канада; 33. Spar Calcite - Мексика; 34. Манганокальцит? - Швеция; 35. Клиногидрит, хардистонит, виллемит, кальцит - Нью-Джерси; 36. Кальцит - Швейцария; 37. Апатит, Диопсид - США; 38. Долостон - Швеция; 39. Флюорит - Англия; 40. Манганокальцит - Перу; 41. Гемиморфит со сфалеритом в роде - Германия; 42. Неизвестный; 43. Неизвестный; 44. Неизвестный; 45. Доломит - Швеция; 46. Халцедон - неизвестная местность; 47 Виллемит, Кальцит - Нью-Джерси. Это изображение было сделано доктором Ханнесом Гробом и является частью коллекции Wikimedia Commons. Он используется здесь под лицензией Creative Commons.
Что такое флуоресцентный минерал?
Все минералы обладают способностью отражать свет. Вот что делает их видимыми для человеческого глаза. Некоторые минералы обладают интересным физическим свойством, известным как «флуоресценция». Эти минералы обладают способностью временно поглощать небольшое количество света, а затем мгновенно выделяют небольшое количество света с другой длиной волны. Это изменение длины волны вызывает временное изменение цвета минерала в глазу человека-наблюдателя.
Изменение цвета флуоресцентных минералов является наиболее впечатляющим, когда они освещаются в темноте ультрафиолетовым светом (который не виден людям) и испускают видимый свет. Фотография выше является примером этого явления.
Как работает флуоресценция: Диаграмма, которая показывает, как фотоны и электроны взаимодействуют, чтобы вызвать явление флуоресценции.
Флуоресценция в деталях
Флуоресценция в минералах возникает, когда образец освещается светом определенной длины волны. Ультрафиолетовый (УФ) свет, рентгеновские лучи и катодные лучи являются типичными типами света, которые вызывают флуоресценцию. Эти типы света обладают способностью возбуждать восприимчивые электроны в атомной структуре минерала. Эти возбужденные электроны временно подпрыгивают до более высокой орбитали внутри атомной структуры минералов. Когда эти электроны падают обратно на свою первоначальную орбиту, небольшое количество энергии выделяется в виде света. Этот выпуск света известен как флуоресценция.
Длина волны света, испускаемого флуоресцентным минералом, часто заметно отличается от длины волны падающего света. Это производит видимое изменение в цвете минерала. Это «свечение» продолжается до тех пор, пока минерал освещается светом соответствующей длины волны.
Сколько минералов флуоресцирует в ультрафиолетовом свете?
Большинство минералов не имеют заметной флуоресценции. Только около 15% минералов имеют флуоресценцию, которая видна людям, и некоторые образцы этих минералов не будут флуоресцировать. Флуоресценция обычно возникает, когда в минерале присутствуют определенные примеси, известные как «активаторы». Этими активаторами обычно являются катионы металлов, таких как: вольфрам, молибден, свинец, бор, титан, марганец, уран и хром. Редкоземельные элементы, такие как европий, тербий, диспрозий и иттрий, также, как известно, способствуют явлению флуоресценции. Флуоресценция также может быть вызвана кристаллическими структурными дефектами или органическими примесями.
В дополнение к примесям-активаторам некоторые примеси оказывают демпфирующее действие на флуоресценцию. Если в качестве примесей присутствуют железо или медь, они могут уменьшить или устранить флуоресценцию. Кроме того, если минерал-активатор присутствует в больших количествах, это может снизить эффект флуоресценции.
Большинство минералов флуоресцируют одним цветом. Другие минералы имеют несколько цветов флуоресценции. Известно, что кальцит флуоресцирует красным, синим, белым, розовым, зеленым и оранжевым. Известно, что некоторые минералы проявляют несколько цветов флуоресценции в одном образце. Это могут быть полосчатые минералы, которые демонстрируют несколько стадий роста из исходных растворов с изменяющимся составом. Многие минералы флуоресцируют один цвет в коротковолновом УФ-свете и другой цвет в длинноволновом УФ-свете.
Флюорит: Отполированные образцы флюорита при нормальном освещении (вверху) и под коротковолновым ультрафиолетовым излучением (внизу). Флуоресценция, по-видимому, связана с цветом и структурой полос минералов при обычном освещении, что может быть связано с их химическим составом.
Флюорит: оригинал "Флуоресцентный минерал"
Одним из первых, кто наблюдал флуоресценцию в минералах, был Джордж Габриэль Стоукс в 1852 году. Он отметил способность флюорита производить голубое свечение при освещении невидимым светом «за пределами фиолетового конца спектра». Он назвал это явление «флуоресценцией» в честь минерального флюорита. Имя получило широкое признание в минералогии, геммологии, биологии, оптике, коммерческом освещении и многих других областях.
Многие образцы флюорита имеют достаточно сильную флуоресценцию, чтобы наблюдатель мог вывести их наружу, удержать на солнце, затем переместить в тень и увидеть изменение цвета. Только несколько минералов имеют этот уровень флуоресценции. Флюорит обычно светится сине-фиолетовым цветом при коротковолновом и длинноволновом свете. Известно, что некоторые экземпляры светятся кремовым или белым цветом. Многие образцы не флуоресцируют. Считается, что флуоресценция во флюорите вызвана присутствием иттрия, европия, самария или органических веществ в качестве активаторов.
Флуоресцентный Dugway Geode: Многие геоды Dugway содержат флуоресцентные минералы и производят эффектное отображение под ультрафиолетовым светом! Образцы и фотографии от SpiritRock Shop.
Флуоресцентные геоды?
Вы можете быть удивлены, узнав, что некоторые люди нашли геоды с флуоресцентными минералами внутри. Некоторые из геодезических Dugway, найденных около сообщества Dugway, штат Юта, облицованы халцедоном, который производит известково-зеленую флуоресценцию, вызванную следовыми количествами урана.
Dugway Geodes удивительны по другой причине. Они образовались несколько миллионов лет назад в газовых карманах слоя риолита. Затем, около 20 000 лет назад, они были разрушены в результате волнения вдоль береговой линии ледникового озера и перенесены на несколько миль туда, где они наконец остановились в озерных отложениях. Сегодня люди выкапывают их и добавляют в геодезические и флуоресцентные минеральные коллекции.
УФ лампы: Три ультрафиолетовых лампы для любителей люминесцентных ламп. Вверху слева находится небольшая лампа в стиле «фонарика», которая излучает длинноволновый ультрафиолетовый свет и достаточно мала, чтобы легко помещаться в кармане. Справа вверху - небольшая переносная коротковолновая лампа. Лампа внизу производит как длинноволновый, так и коротковолновый свет. Два окна представляют собой толстые стеклянные фильтры, которые устраняют видимый свет. Большая лампа достаточно сильна, чтобы использовать ее для фотографирования. При работе с ультрафиолетовой лампой следует всегда надевать очки или защитные очки от ультрафиолета.
Лампы для просмотра флуоресцентных минералов
Лампы, используемые для обнаружения и изучения флуоресцентных минералов, очень отличаются от ультрафиолетовых ламп (называемых «черными огнями»), продаваемых в магазинах новинок. Лампы нового магазина не подходят для исследований минералов по двум причинам: 1) они излучают длинноволновый ультрафиолетовый свет (большинство флуоресцентных минералов реагируют на коротковолновый ультрафиолет); и 2) они излучают значительное количество видимого света, что мешает точному наблюдению, но не является проблемой для использования новизны.
Лампы научного класса производятся с различными длинами волн. В приведенной выше таблице перечислены диапазоны длин волн, которые чаще всего используются для исследования флуоресцентных минералов, и их общие сокращения.
Две прекрасные вводные книги о флуоресцентных минералах: «Сбор флуоресцентных минералов» и «Мир флуоресцентных минералов», написанные Стюартом Шнайдером. Эти книги написаны на простом для понимания языке, и у каждой из них есть фантастическая коллекция цветных фотографий, показывающих флуоресцентные минералы при нормальном освещении и ультрафиолетовых лучах различной длины. Они отлично подходят для изучения флуоресцентных минералов и служат ценными справочниками.
Другие люминесцентные свойства
Флуоресценция является одним из нескольких люминесцентных свойств, которые может проявлять минерал. Другие люминесцентные свойства включают в себя:
фосфоресценцияПри флуоресценции электроны, возбуждаемые входящими фотонами, подпрыгивают до более высокого энергетического уровня и остаются там в течение крошечной доли секунды, после чего возвращаются в основное состояние и излучают флуоресцентный свет. В фосфоресценции, электроны остаются в возбужденном состоянии орбитали в течение большего количества времени, прежде чем упасть. Минералы с флуоресценцией перестают светиться, когда источник света выключен. Минералы с фосфоресценцией могут светиться в течение короткого времени после выключения источника света. Минеральные вещества, которые иногда являются фосфоресцентными, включают кальцит, целестит, колеманит, флюорит, сфалерит и виллемит.
ТермолюминесценцияТермолюминесценция - это способность минерала излучать небольшое количество света при нагревании. Этот нагрев может быть до температуры от 50 до 200 градусов по Цельсию - намного ниже, чем температура накаливания. Апатит, кальцит, хлорофан, флюорит, лепидолит, скаполит и некоторые полевые шпаты иногда бывают термолюминесцентными.
триболюминесценцииНекоторые минералы излучают свет, когда к ним прикладывается механическая энергия. Эти минералы светятся, когда их ударили, раздавили, поцарапали или сломали. Этот свет является результатом разрыва связей в структуре минерала. Количество испускаемого света очень мало, и часто требуется тщательное наблюдение в темноте. Минералы, которые иногда проявляют триболюминесценцию, включают амблигонит, кальцит, флюорит, лепидолит, пектолит, кварц, сфалерит и некоторые полевые шпаты.