Vsebina
- Kaj je fluorescenčni mineral?
- Fluorescenca v podrobnejših podrobnostih
- Koliko mineralov fluorescira v UV svetlobi?
- Fluorit: Originalni "fluorescenčni mineral"
- Fluorescentne geode?
- Svetilke za ogled fluorescentnih mineralov
- Druge lastnosti svetilnosti
Fluorescenčni minerali: Eden najbolj spektakularnih muzejskih eksponatov je temna soba, napolnjena s fluorescenčnimi kamninami in minerali, ki so osvetljeni z ultravijolično svetlobo. Žarijo z neverjetno paleto živih barv - v ostrem nasprotju z barvo skal v normalni osvetlitvi. Ultravijolična svetloba aktivira te minerale in povzroči, da začasno oddajajo vidno svetlobo različnih barv. Ta svetlobna emisija je znana kot "fluorescenca." Čudovita fotografija zgoraj prikazuje zbirko fluorescentnih mineralov. Ustvaril jo je dr. Hannes Grobe in je del zbirke Wikimedia Commons. Fotografija se tukaj uporablja pod licenco Creative Commons.
Fluorescentni mineralni ključ: Ta skica je ključ do fluorescentnih kamnin in mineralov v veliki barvni sliki na vrhu te strani. Fluorescentni minerali v vsakem vzorcu so: 1. Cerussite, Barite - Maroko; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystonite (modra), Kalcit (rdeča), Willemite (zelena) - New Jersey; 4. dolomit - Švedska; 5. Adamite - Mehika; 6. Scheelite - neznan kraj; 7. Ahat - Utah; 8. Tremolit - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. dolomit - Švedska; 11. Fluorit, Kalcit - Švica; 12. Kalcit - Romunija; 13. Rololite - neznan kraj; 14. dolomit - Švedska; 15. Willemite (zelena), kalcit (rdeča), Franklinit, rodonit - New Jersey; 16. Eukriptit - Zimbabve; 17. Kalcit - Nemčija; 18. Kalcit v septarskem vozlišču - Utah; 19. Fluorit - Anglija; 20. Kalcit - Švedska; 21. Kalcit, dolomit - Sardinija; 22. kapniki - Turčija; 23. Scheelite - neznan kraj; 24. Aragonit - Sicilija; 25. Benitoit - Kalifornija; 26. Quartz Geode - Nemčija; 27. dolomit, železna ruda - Švedska; 28. Neznano; 29. Sintetični korund; 30. Powellite - Indija; 31. Hyalite (opal) - Madžarska; 32. Vlasovite v Eudyalite - Kanada; 33. Spar Calcite - Mehika; 34. Manganokalcit? - Švedska; 35. Kinohidrit, Hardystonit, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Kalcit - Švica; 37. Apatit, Diopside - ZDA; 38. Dolostone - Švedska; 39. Fluorit - Anglija; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorfit s sfaleritom v gangueu - Nemčija; 42. Neznano; 43. Neznano; 44. Neznano; 45. Dolomit - Švedska; 46. Kalcedon - neznan kraj; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. To sliko je ustvaril dr. Hannes Grobe in je del zbirke Wikimedia Commons. Tu se uporablja pod licenco Creative Commons.
Kaj je fluorescenčni mineral?
Vsi minerali imajo sposobnost odboja svetlobe. To je tisto, zaradi česar so vidne človeškemu očesu. Nekateri minerali imajo zanimivo fizikalno lastnost, imenovano "fluorescenca." Ti minerali lahko začasno absorbirajo majhno količino svetlobe in v trenutku pozneje sprostijo majhno količino svetlobe različne valovne dolžine. Ta sprememba valovne dolžine povzroči začasno spremembo barve minerala v očesu človeškega opazovalca.
Sprememba barve fluorescenčnih mineralov je najbolj spektakularna, kadar jih v temi osvetli ultravijolična svetloba (ki je človeku ne vidi) in sprosti vidno svetlobo. Na zgornji fotografiji je primer tega pojava.
Kako deluje fluorescenca: Diagram, ki prikazuje, kako fotoni in elektroni medsebojno vplivajo na nastanek fluorescenčnega pojava.
Fluorescenca v podrobnejših podrobnostih
Fluorescenca v mineralih se pojavi, ko je vzorec osvetljen z določenimi valovnimi dolžinami svetlobe. Ultravijolična (UV) svetloba, x-žarki in katodni žarki so tipične vrste svetlobe, ki sprožijo fluorescenco. Te vrste svetlobe imajo sposobnost vzbujanja občutljivih elektronov znotraj atomske strukture minerala. Ti vznemirjeni elektroni začasno skočijo do višje orbitale v atomski strukturi mineralov. Ko ti elektroni padejo nazaj na prvotno orbito, se v obliki svetlobe sprosti majhna količina energije. To sproščanje svetlobe je znano kot fluorescenca.
Valovna dolžina svetlobe, ki se sprošča iz fluorescenčnega minerala, se pogosto izrazito razlikuje od valovne dolžine vpadne svetlobe. To povzroči vidno spremembo barve minerala. Ta "sijaj" se nadaljuje, dokler je mineral osvetljen s svetlobo ustrezne valovne dolžine.
Koliko mineralov fluorescira v UV svetlobi?
Večina mineralov nima opazne fluorescence. Le približno 15% mineralov ima fluorescenco, ki je vidna ljudem, nekateri vzorci teh mineralov pa ne bodo fluorescirali. Fluorescenca se običajno pojavi, kadar so v mineralu prisotne posebne nečistoče, znane kot "aktivatorji". Ti aktivatorji so običajno kationi kovin, kot so volfram, molibden, svinec, bor, titan, mangan, uran in krom. Znano je tudi, da redki zemeljski elementi, kot so evropij, terbij, disprozij in itrij, prispevajo k pojavu fluorescence. Fluorescenco lahko povzročijo tudi kristalne strukturne okvare ali organske nečistoče.
Poleg nečistoč "aktivatorja" nekatere nečistoče dušijo učinek na fluorescenco. Če sta kot nečistoča prisotna železo ali baker, lahko zmanjšata ali odpravita fluorescenco. Če je aktivator mineral prisoten v velikih količinah, lahko to zmanjša učinek fluorescence.
Večina mineralov fluorescira eno barvo. Drugi minerali imajo več barv fluorescence. Kalcit je znan po fluoresceni rdeči, modri, beli, roza, zeleni in oranžni barvi. Znano je, da nekateri minerali v enem vzorcu kažejo več barv fluorescence. To so lahko trakovi s trakovi, ki imajo več stopenj rasti od matičnih raztopin s spreminjajočimi sestavami. Veliko mineralov fluorescira eno barvo pod kratko valovno UV svetlobo in drugo barvo pod dolgo valovno UV svetlobo.
Fluorit: Tumirano polirani vzorci fluorita pri normalni svetlobi (zgoraj) in pod kratko valovno ultravijolično svetlobo (spodaj). Zdi se, da je fluorescenca povezana z barvo in pasovno strukturo mineralov pri navadni svetlobi, kar je lahko povezano z njihovo kemično sestavo.
Fluorit: Originalni "fluorescenčni mineral"
Eden prvih ljudi, ki je leta 1852 opazil fluorescenco v mineralih, je bil George Gabriel Stokes. Zapisal je sposobnost fluorita, da ustvari modri sijaj, ko je osvetljen z nevidno svetlobo "onkraj vijoličnega konca spektra." Ta pojav je poimenoval "fluorescenca" po mineralnem fluoritu. Ime je dobilo veliko priznanja v mineralogiji, gemologiji, biologiji, optiki, komercialni razsvetljavi in mnogih drugih področjih.
Številni vzorci fluorita imajo dovolj močno fluorescenco, da jih lahko opazovalec odnese zunaj, zadrži na sončni svetlobi, nato pa jih premakne v senco in opazi spremembo barve. Le nekaj mineralov ima to stopnjo fluorescence. Fluorit navadno sveti modro-vijolično barvo pod svetlobo kratkega vala in dolge valove. Znano je, da nekateri primerki svetijo smetano ali belo barvo. Številni primerki ne fluorescirajo. Menijo, da fluorescenco v fluoritu povzroča prisotnost itrija, evropija, samarija ali organskih snovi kot aktivatorjev.
Fluorescentna Dugway Geode: Številne gele Dugway vsebujejo fluorescenčne minerale in ustvarjajo spektakularen prikaz pod UV svetlobo! Primer in fotografije podjetja SpiritRock Shop.
Fluorescentne geode?
Morda boste presenečeni, ko boste izvedeli, da so nekateri našli geode s fluorescentnimi minerali v notranjosti. Nekateri geji Dugway, ki jih najdemo v bližini skupnosti Dugway, Utah, so obloženi s kalcedonom, ki proizvaja apneno zeleno fluorescenco, ki jo povzročajo količine urana v sledovih.
Dugway geode so neverjetne iz drugega razloga. Nastali so pred nekaj milijoni let v plinskih žepih riolitne postelje. Nato so jih pred približno 20.000 leti zmotili valovni ukrepi ob obali ledeniškega jezera in jih prepeljali nekaj kilometrov do tja, kjer so končno počivali v jezerskih sedimentih. Danes jih ljudje izkopljejo in dodajo v zbirke geod in fluorescenčnih mineralov.
UV žarnice: Tri ultravijolične sijalke, ki jih uporabljajo hobisti, za fluorescenčni pregled mineralov. Zgornje levo je majhna svetilka v obliki "svetilke", ki proizvaja dolgo valovno UV svetlobo in je dovolj majhna, da se zlahka prilega v žep. Zgoraj desno je majhna prenosna svetilka s kratkimi valovi. Žarnica na dnu proizvaja tako dolgo valovno kot kratko valovno svetlobo. Dve okni sta debela steklena filtra, ki odpravljata vidno svetlobo. Večja svetilka je dovolj močna, da jo lahko uporabljamo pri fotografiranju. Ko delate z UV žarnico, vedno nosite očala ali zaščitna očala, ki preprečujejo UV.
Svetilke za ogled fluorescentnih mineralov
Svetilke, ki se uporabljajo za iskanje in proučevanje fluorescenčnih mineralov, se zelo razlikujejo od ultravijoličnih žarnic (imenovanih "črne luči"), ki se prodajajo v trgovinah z novostmi. Novostne svetilke niso primerne za raziskave mineralov iz dveh razlogov: 1) oddajajo dolgo valovno ultravijolično svetlobo (večina fluorescenčnih mineralov se odziva na kratko valovno ultravijolično); in 2) oddajajo znatno količino vidne svetlobe, ki moti natančno opazovanje, vendar uporaba novosti ni težava.
Žarnice znanstvenega razreda se proizvajajo v različnih valovnih dolžinah. Zgornja tabela prikazuje območja valovnih dolžin, ki se najpogosteje uporabljajo za študije fluorescentnih mineralov, in njihove običajne okrajšave.
Dve odlični uvodni knjigi o fluorescentnih mineralih sta: Zbiranje fluorescentnih mineralov in Svet fluorescentnih mineralov, oba avtorja Stuart Schneider. Te knjige so napisane v enostavno razumljivem jeziku in vsaka od njih ima fantastično zbirko barvnih fotografij, ki prikazujejo fluorescenčne minerale pod normalno svetlobo in različnimi valovnimi dolžinami ultravijolične svetlobe. Odlični so za spoznavanje fluorescentnih mineralov in služijo kot dragocene referenčne knjige.
Druge lastnosti svetilnosti
Fluorescenca je ena izmed lastnosti luminescence, ki jo lahko pokaže mineral. Druge lastnosti svetilnosti vključujejo:
FOSFORESCENCAV fluorescenci elektroni, ki jih vzbudijo prihajajoči fotoni, skočijo na višjo energijsko raven in tam ostanejo majhen delček sekunde, preden spet padejo v osnovno stanje in oddajajo fluorescenčno svetlobo. V fosforescenci elektroni ostanejo v orbitalnem vzbujenem stanju več časa, preden padejo. Minerali s fluorescenco prenehajo žareti, ko je vir svetlobe izklopljen. Minerali s fosforescenco lahko za kratek čas svetijo po izklopu vira svetlobe. Minerali, ki so včasih fosforescentni, vključujejo kalcit, celestit, kolemanit, fluorit, sfalerit in villemit.
TERMOLUMINESCENCATermoluminiscenca je sposobnost minerala, da pri segrevanju oddaja majhno količino svetlobe. To ogrevanje je lahko pri temperaturah od 50 do 200 stopinj Celzija - precej nižje od temperature vžiga. Apatit, kalcit, klorofan, fluorit, lepidolit, skapolit in nekatere poljske lopatice so občasno toplotne.
TRIBOLUMINESCENCENekateri minerali bodo oddajali svetlobo, ko se nanje nanese mehanska energija. Ti minerali svetijo, ko jih udarimo, zdrobimo, opraskamo ali razbijemo. Ta svetloba je posledica porušitve vezi znotraj mineralne strukture. Količina oddane svetlobe je zelo majhna, pogosto je potrebno skrbno opazovanje v temi. Minerali, ki včasih kažejo triboluminescenco, vključujejo amblygonit, kalcit, fluorit, lepidolit, pektolit, kremen, sfalerit in nekatere poljske lopatice.