Съдържание
- Какво представлява флуоресцентният минерал?
- Флуоресценция с повече подробности
- Колко минерали флуоресцират в UV светлина?
- Флуорит: Оригиналът "Флуоресцентен минерал"
- Флуоресцентни геодези?
- Лампи за гледане на флуоресцентни минерали
- Други свойства на луминесценцията
Флуоресцентни минерали: Един от най-ефектните музейни експонати е тъмна стая, пълна с флуоресцентни скали и минерали, които са осветени с ултравиолетова светлина. Те светят с удивителен масив от живи цветове - в рязък контраст с цвета на скалите в условия на нормална осветеност. Ултравиолетовата светлина активира тези минерали и ги кара временно да излъчват видима светлина от различни цветове. Тази светлинна емисия е известна като "флуоресценция". Чудесната снимка по-горе показва колекция от флуоресцентни минерали. Той е създаден от д-р Ханес Гроуб и е част от колекцията на Wikimedia Commons. Снимката се използва тук под лиценз Creative Commons.
Флуоресцентен минерален ключ: Тази скица е ключ към флуоресцентните скали и минерали в голямото цветно изображение в горната част на тази страница. Флуоресцентните минерали във всеки образец са: 1. Серусит, Барит - Мароко; 2. Scapolite - Канада; 3. Хардистонит (син), Калцит (червен), Вилемит (зелен) - Ню Джърси; 4. Доломит - Швеция; 5. Адамит - Мексико; 6. Scheelite - неизвестен местност; 7. Ахат - Юта; 8. Тремолит - Ню Йорк; 9. Willemite - Ню Джърси; 10. Доломит - Швеция; 11. Флуорит, Калцит - Швейцария; 12. Калцит - Румъния; 13. Риолит - неизвестен местност; 14. Доломит - Швеция; 15. Вилемит (зелен), Калцит (червен), Франклинит, Родоните - Ню Джърси; 16. Евкриптит - Зимбабве; 17. Калцит - Германия; 18. Калцит в септарен възел - Юта; 19. Флуорит - Англия; 20. Калцит - Швеция; 21. Калцит, Доломит - Сардиния; 22. Капчици - Турция; 23. Scheelite - неизвестен местност; 24. Арагонит - Сицилия; 25. Бенитоит - Калифорния; 26. Quartz Geode - Германия; 27. Доломит, желязна руда - Швеция; 28. Неизвестно; 29. Синтетичен корунд; 30. Powellite - Индия; 31. Хиалит (опал) - Унгария; 32. Власовите в Еудалите - Канада; 33. Спар калцит - Мексико; 34. Манганокалцит? - Швеция; 35. Клинохидрит, Хардистонит, Вилемит, Калцит - Ню Джърси; 36. Калцит - Швейцария; 37. Апатит, Диопсид - САЩ; 38. Долостоун - Швеция; 39. Флуорит - Англия; 40. Манганокалцит - Перу; 41. Хемиморфит със сфалерит в ганг - Германия; 42. Неизвестно; 43. Неизвестно; 44. Неизвестно; 45. Доломит - Швеция; 46. Халцедон - неизвестен местност; 47 Willemite, Calcite - Ню Джърси. Това изображение е произведено от д-р Ханес Гроуб и е част от колекцията на Wikimedia Commons. Той се използва тук под лиценз Creative Commons.
Какво представлява флуоресцентният минерал?
Всички минерали имат способността да отразяват светлината. Именно това ги прави видими за човешкото око. Някои минерали имат интересно физическо свойство, известно като "флуоресценция". Тези минерали имат способността временно да абсорбират малко количество светлина и мигновено по-късно да отделят малко количество светлина с различна дължина на вълната. Тази промяна в дължината на вълната причинява временна промяна на цвета на минерала в окото на човешки наблюдател.
Промяната в цвета на флуоресцентни минерали е най-ефектна, когато те се осветяват в тъмнина от ултравиолетова светлина (която не се вижда от хората) и те отделят видима светлина. Снимката по-горе е пример за това явление.
Как работи флуоресценцията: Диаграма, която показва как фотоните и електроните си взаимодействат, за да произведат флуоресцентен феномен.
Флуоресценция с повече подробности
Флуоресценцията в минералите се появява, когато пробата е осветена със специфична дължина на вълната на светлината. Ултравиолетовата (UV) светлина, рентгенови лъчи и катодни лъчи са типичните видове светлина, които задействат флуоресценция. Тези видове светлина имат способността да възбуждат възприемчиви електрони в атомната структура на минерала. Тези възбудени електрони временно скачат до по-висока орбитала в рамките на атомната структура на минералите. Когато тези електрони паднат обратно към оригиналната си орбитала, малко количество енергия се отделя под формата на светлина. Това освобождаване на светлина е известно като флуоресценция.
Дължината на вълната на светлината, освободена от флуоресцентния минерал, често се различава различно от дължината на вълната на падащата светлина. Това води до видима промяна в цвета на минерала. Това "сияние" продължава, докато минералът е осветен със светлина с подходяща дължина на вълната.
Колко минерали флуоресцират в UV светлина?
Повечето минерали нямат забележима флуоресценция. Само около 15% от минералите имат флуоресценция, която е видима за хората, а някои образци от тези минерали няма да флуоресцират. Флуоресценцията обикновено се появява, когато в минерала присъстват специфични примеси, известни като "активатори". Тези активатори обикновено са катиони на метали като волфрам, молибден, олово, бор, титан, манган, уран и хром. Рядкоземни елементи като европий, тербий, диспрозий и итрий също са известни, че допринасят за явлението флуоресценция. Флуоресценцията може също да бъде причинена от кристални структурни дефекти или органични примеси.
В допълнение към примесите на "активатор", някои примеси имат затихващ ефект върху флуоресценцията. Ако като примеси присъстват желязо или мед, те могат да намалят или премахнат флуоресценцията. Освен това, ако минералът на активатора присъства в големи количества, това може да намали флуоресцентния ефект.
Повечето минерали флуоресцират един цвят. Другите минерали имат множество цветове на флуоресценция. Известно е, че калцитът флуоресцира червено, синьо, бяло, розово, зелено и оранжево. Известно е, че някои минерали проявяват множество цветове на флуоресценция в един образец. Това могат да бъдат лентови минерали, които проявяват няколко етапа на растеж от родителски разтвори с променящи се състави. Много минерали флуоресцират един цвят при късовълнова UV светлина и друг цвят при дълговълнова UV светлина.
Флуорит: Полирани образци на флуорит при нормална светлина (отгоре) и под късоволно ултравиолетова светлина (отдолу). Изглежда, че флуоресценцията е свързана с цвета и лентовата структура на минералите при обикновена светлина, което може да бъде свързано с техния химичен състав.
Флуорит: Оригиналът "Флуоресцентен минерал"
Един от първите хора, които наблюдават флуоресценцията в минералите, е Джордж Габриел Стоукс през 1852 г. Той отбелязва способността на флуорита да произвежда синьо сияние, когато е осветен с невидима светлина „отвъд виолетовия край на спектъра“. Той нарече това явление „флуоресценция“ след минералния флуорит. Името придоби широко разпространение в минералогията, гемологията, биологията, оптиката, търговското осветление и много други области.
Много екземпляри флуорит имат достатъчно силна флуоресценция, че наблюдателят може да ги изведе навън, да ги задържи на слънчева светлина, след което да ги премести в сянка и да види промяна в цвета. Само няколко минерала имат това ниво на флуоресценция. Флуоритът обикновено свети синьо-виолетов цвят при светлина с къси вълни и дълги вълни. Известно е, че някои екземпляри светят крем или бял цвят. Много екземпляри не флуоресцират. Счита се, че флуоресценцията във флуорит е причинена от наличието на итрий, европий, самарий или органичен материал като активатори.
Флуоресцентна геодезия: Много геодезисти на Dugway съдържат флуоресцентни минерали и създават ефектен дисплей под ултравиолетова светлина! Екземпляр и снимки от SpiritRock Shop.
Флуоресцентни геодези?
Може да се изненадате да научите, че някои хора са открили геодези с флуоресцентни минерали вътре. Някои от геодезите на Dugway, открити в близост до общността на Dugway, щата Юта, са облицовани с халцедон, който произвежда варо-зелена флуоресценция, причинена от следи от уран.
Dugway geodes са невероятни по друга причина. Те са се образували преди няколко милиона години в газовите джобове на риолитното легло. След това, преди около 20 000 години, те са били ерозирани от вълнови действия по бреговата ивица на ледниково езеро и са транспортирани на няколко мили до мястото, където най-накрая са почивали в езерните утайки. Днес хората ги изкопават и добавят в колекции от геодезични и флуоресцентни минерали.
UV лампи: Три ултравиолетови лампи от хобист, използвани за флуоресцентно виждане на минерали. Горе вляво е малка лампа в стил "фенерче", която произвежда дълговълнова UV светлина и е достатъчно малка, за да се побере лесно в джоб. Горе вдясно е малка преносима лампа с къси вълни. Лампата отдолу произвежда светлина с дълги вълни и къси вълни. Двата прозореца са дебели стъклени филтри, които премахват видимата светлина. По-голямата лампа е достатъчно силна, за да се използва при снимане. Очилата или очилата, блокиращи UV, винаги трябва да се носят при работа с UV лампа.
Лампи за гледане на флуоресцентни минерали
Лампите, използвани за локализиране и изследване на флуоресцентни минерали, са много различни от ултравиолетовите лампи (наречени "черни светлини"), продавани в магазините за новости. Лампите в магазина за новости не са подходящи за проучвания на минерали по две причини: 1) излъчват дълговълнова ултравиолетова светлина (повечето флуоресцентни минерали реагират на ултравиолетово с къси вълни); и 2) те излъчват значително количество видима светлина, което пречи на точното наблюдение, но не е проблем за използването на новости.
Лампите с научен клас се произвеждат в различни дължини на вълната. Таблицата по-горе изброява диапазоните на дължината на вълната, които най-често се използват за флуоресцентни изследвания на минерали и техните общи съкращения.
Две отлични уводни книги за флуоресцентни минерали са: Събиране на флуоресцентни минерали и Светът на флуоресцентните минерали, и двете от Стюарт Шнайдер. Тези книги са написани на лесен за разбиране език и всяка от тях има фантастична колекция от цветни фотографии, показващи флуоресцентни минерали при нормална светлина и различна дължина на вълната на ултравиолетова светлина. Те са чудесни за изучаване на флуоресцентни минерали и служат като ценни справочници.
Други свойства на луминесценцията
Флуоресценцията е едно от няколкото свойства на луминесценцията, които минералът може да проявява. Други свойства на луминесценцията включват:
фосфоресценцияПри флуоресценция, електроните, възбудени от входящите фотони, скачат до по-високо енергийно ниво и остават там за малка част от секундата, преди да паднат обратно в основното състояние и да излъчват флуоресцентна светлина. Във фосфоресценцията електроните остават в орбита на възбудено състояние за по-голямо количество време, преди да паднат. Минералите с флуоресценция спират да светят, когато източникът на светлина е изключен. Минералите с фосфоресценция могат да светят за кратко време след изключване на източника на светлина. Минералите, които понякога са фосфоресциращи, включват калцит, целестит, колеманит, флуорит, сфалерит и вилемит.
ТЕРМОЛУМИНЕСЦЕНТНОТермолуминесценцията е способността на минерала да излъчва малко количество светлина при нагряване. Това загряване може да бъде до температури от 50 до 200 градуса по Целзий - много по-ниски от температурата на нажежаема жичка. Апатит, калцит, хлорофан, флуорит, лепидолит, скаполит и някои фелдшпатове понякога са термолуминесцентни.
TRIBOLUMINESCENCEНякои минерали ще излъчват светлина, когато механичната енергия се прилага към тях. Тези минерали светят, когато са ударени, смазани, надраскани или счупени. Тази светлина е резултат от разкъсване на връзки в минералната структура. Количеството излъчвана светлина е много малко и често се изисква внимателно наблюдение в тъмното. Минералите, които понякога проявяват триболуминесценция, включват амблигонит, калцит, флуорит, лепидолит, пектолит, кварц, сфалерит и някои фелдшпатове.