Turinys
- Kas yra fluorescencinis mineralas?
- Detalesnė fluorescencija
- Kiek mineralų fluorescuoja UV šviesoje?
- Fluoras: originalus „fluorescencinis mineralas“
- Fluorescenciniai geodai?
- Lempos fluorescencinių mineralų peržiūrai
- Kitos liuminescencijos savybės
Fluorescenciniai mineralai: Vienas įspūdingiausių muziejaus eksponatų yra tamsus kambarys, užpildytas fluorescencinėmis uolienomis ir mineralais, kurie yra apšviesti ultravioletiniu apšvietimu. Jie švyti nuostabia ryškių spalvų gausa - ryškiai kontrastuojant su uolienų spalva, esant normaliam apšvietimui. Ultravioletinė šviesa suaktyvina šiuos mineralus ir sukelia juos laikinai skleisti matomą įvairių spalvų šviesą. Ši šviesos emisija yra žinoma kaip „fluorescencija“. Puiki nuotrauka aukščiau parodo fluorescencinių mineralų kolekciją. Ją sukūrė daktaras Hannesas Grobe ir ji yra „Wikimedia Commons“ kolekcijos dalis. Nuotrauka čia naudojama pagal „Creative Commons“ licenciją.
Fluorescencinis mineralinis raktas: Šis eskizas yra fluorescencinių uolienų ir mineralų raktas, esantis dideliame spalvotame paveikslėlyje šio puslapio viršuje. Kiekvieno mėginio fluorescenciniai mineralai yra šie: 1. Cerussite, Barite - Marokas; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystonitas (mėlynas), kalcitas (raudonas), Vilemitas (žalias) - Naujasis Džersis; 4. Dolomitas - Švedija; 5. Adamitas - Meksika; 6. Scheelitas - nežinoma vietovė; 7. Agatas - Juta; 8. Tremolitas - Niujorkas; 9. Vilemitas - Naujasis Džersis; 10. Dolomitas - Švedija; 11. Fluoras, kalcitas - Šveicarija; 12. Kalcitas - Rumunija; 13. Rhyolite - nežinoma vietovė; 14. Dolomitas - Švedija; 15. Vilemitas (žalias), kalcitas (raudonas), franklinitas, rodonitas - Naujasis Džersis; 16. Eukryptitas - Zimbabvė; 17. Kalcitas - Vokietija; 18. Kalcitas septintajame mazgelyje - Juta; 19. Fluoras - Anglija; 20. Kalcitas - Švedija; 21. Kalcitas, Dolomitas - Sardinija; 22. Lašeliai - Turkija; 23. Scheelitas - nežinoma vietovė; 24. Aragonitas - Sicilija; 25. Benitoitė - Kalifornija; 26. Kvarco geodezas - Vokietija; 27. Dolomitas, geležies rūda - Švedija; 28. Nežinomas; 29. Sintetinis korundas; 30. Powellite - Indija; 31. Hialitas (opalas) - Vengrija; 32. Vlasovite Eudyalite - Kanada; 33. „Spar Calcite“ - Meksika; 34. Manganokalcitas? - Švedija; 35. Klinohidritas, Hardystonitas, Vilemitas, Kalcitas - Naujasis Džersis; 36. Kalcitas - Šveicarija; 37. Apatite, Diopside - JAV; 38. Dolostone - Švedija; 39. Fluoras - Anglija; 40. Manganokalcitas - Peru; 41. Hemimorfitas su sphaleritu Gangoje - Vokietija; 42. Nežinomas; 43. Nežinomas; 44. Nežinomas; 45. Dolomitas - Švedija; 46. Chalcedonas - nežinoma vietovė; 47 Vilemitas, kalcitas - Naujasis Džersis. Šį atvaizdą sukūrė daktaras Hannesas Grobe ir jis yra „Wikimedia Commons“ kolekcijos dalis. Čia jis naudojamas pagal „Creative Commons“ licenciją.
Kas yra fluorescencinis mineralas?
Visi mineralai turi savybę atspindėti šviesą. Būtent tai daro juos matomus žmogaus akiai. Kai kurie mineralai turi įdomią fizinę savybę, žinomą kaip „fluorescencija“. Šie mineralai turi savybę laikinai sugerti nedidelį šviesos kiekį ir vėliau akimirksniu išleidžia nedidelį skirtingo bangos ilgio šviesos kiekį. Šis bangos ilgio pokytis sukelia laikiną mineralo spalvos pasikeitimą žmogaus stebėtojo akyje.
Fluorescencinių mineralų spalvos pasikeitimas yra įspūdingiausias, kai jie tamsoje apšviečiami ultravioletiniu spinduliu (kuris nėra matomas žmonėms) ir jie skleidžia matomą šviesą. Aukščiau pateikta nuotrauka yra šio reiškinio pavyzdys.
Kaip veikia fluorescencija: Diagrama, parodanti, kaip fotonai ir elektronai sąveikaudami sukuria fluorescencijos reiškinį.
Detalesnė fluorescencija
Mineralų fluorescencija atsiranda tada, kai bandinys yra apšviečiamas specifiniais šviesos bangos ilgiais. Ultravioletinė (UV) šviesa, rentgeno ir katodo spinduliai yra tipiškos šviesos, sukeliančios fluorescenciją, tipai. Šios rūšies šviesa turi savybę sužadinti jautrius elektronus mineralo atominėje struktūroje. Šie sužadinti elektronai laikinai peršoka į aukštesnę orbitą mineralų atominėje struktūroje. Kai tie elektronai patenka atgal į savo pradinę orbitalę, šviesos pavidalu išsiskiria nedidelis energijos kiekis. Šis šviesos išsiskyrimas yra žinomas kaip fluorescencija.
Šviesos bangos, skleidžiamos iš fluorescencinio mineralo, bangos ilgiai dažnai skiriasi nuo krintančios šviesos bangos ilgio. Dėl to matomas mineralo spalvos pokytis. Šis "švytėjimas" tęsiasi tol, kol mineralas yra apšviestas tinkamo bangos ilgio šviesa.
Kiek mineralų fluorescuoja UV šviesoje?
Dauguma mineralų neturi pastebimos fluorescencijos. Tik apie 15% mineralų turi žmonėms matomą fluorescenciją, o kai kurie tų mineralų egzemplioriai nefluorizuos. Paprastai fluorescencija atsiranda tada, kai minerale yra specifinių priemaišų, vadinamų „aktyvatoriais“. Šie aktyvatoriai paprastai yra metalų katijonai, tokie kaip: volframas, molibdenas, švinas, boras, titanas, manganas, uranas ir chromas. Retųjų žemių elementai, tokie kaip europiumas, terbis, disprosiumas ir itris, taip pat žinomi kaip fluorescencijos reiškinys. Fluorescenciją taip pat gali sukelti kristalų struktūros defektai arba organinės priemaišos.
Be „aktyvatoriaus“ priemaišų, kai kurios priemaišos turi slopinantį poveikį fluorescencijai. Jei geležies arba vario yra priemaišų, jie gali sumažinti arba panaikinti fluorescenciją. Be to, jei aktyvatoriaus mineralo yra dideliais kiekiais, tai gali sumažinti fluorescencijos efektą.
Dauguma mineralų fluorescuoja viena spalva. Kiti mineralai turi kelias fluorescencines spalvas. Kalcitas fluorescuoja raudoną, mėlyną, baltą, rožinę, žalią ir oranžinę spalvas. Yra žinoma, kad kai kurie mineralai viename bandinyje turi kelių spalvų fluorescenciją. Tai gali būti juostiniai mineralai, pasižymintys keliais augimo tarpsniais, palyginti su pradiniais tirpalais, kurių sudėtis keičiasi. Daugybė mineralų fluorescentuoja vieną spalvą trumpo bangos ultravioletinėje šviesoje, o kita - po ilgalaike UV šviesa.
Fluoras: Nulupti fluorito pavyzdžiai normalioje šviesoje (viršuje) ir ultravioletinėje ultravioletinėje šviesoje (apačioje). Atrodo, kad fluorescencija yra susijusi su mineralų spalva ir juostine struktūra šviesoje, kuri gali būti susijusi su jų chemine sudėtimi.
Fluoras: originalus „fluorescencinis mineralas“
Vienas iš pirmųjų žmonių, stebėjusių mineralų fluorescenciją, buvo George'as Gabrielis Stokesas 1852 m. Jis pažymėjo, kad fluoras gali sukelti mėlyną švytėjimą, kai jis apšviečiamas nematoma šviesa "už violetinės spektro dalies ribų". Šį reiškinį jis pavadino „fluorescencija“ po mineraliniu fluoritu. Pavadinimas sulaukė plataus populiarumo mineralogijoje, gemologijoje, biologijoje, optikoje, komerciniame apšvietime ir daugelyje kitų sričių.
Daugelis fluoro pavyzdžių turi pakankamai stiprią fluorescenciją, kad stebėtojas galėtų juos išnešti lauke, laikyti saulės šviesoje, tada perkelti į šešėlį ir pamatyti spalvos pasikeitimą. Tik nedaugelis mineralų turi tokį fluorescencijos lygį. Paprastai fluoras švyti melsvai violetiniu atspalviu trumpojo ir ilgojo bangos šviesoje. Yra žinoma, kad kai kurie egzemplioriai švyti kremine ar balta spalva. Daugelis egzempliorių nefluoruoja. Manoma, kad fluoro fluorescenciją sukelia ittris, europiumas, samaris ar organinės medžiagos kaip aktyvatoriai.
Fluorescencinis „Dugway“ geodas: Daugelyje „Dugway“ geodų yra fluorescencinių mineralų ir jie sukuria įspūdingą ekraną UV šviesoje! „SpiritRock Shop“ pavyzdys ir nuotraukos.
Fluorescenciniai geodai?
Galite nustebti sužinoję, kad kai kurie žmonės rado geodezių su fluorescenciniais mineralais viduje. Kai kurie Dugway gedai, rasti netoli Jutos Dugvėjaus bendruomenės, yra iškloti chalcedonu, kuris sukuria kalkių-žalią fluorescenciją, kurią sukelia pėdsakai urano.
„Dugway“ gedai yra nuostabūs dėl kitos priežasties. Jie susiformavo prieš kelis milijonus metų riolito lovos dujų kišenėse. Tuomet, maždaug prieš 20 000 metų, juos sunaikino bangos išilgai ledyninio ežero kranto ir kelios mylios buvo gabenamos į vietą, kur jie pagaliau pailsėjo ežero nuosėdose. Šiandien žmonės juos iškasa ir įtraukia į geodezinių bei fluorescencinių mineralų kolekcijas.
UV lempos: Trys mėgėjiškos klasės ultravioletinės lempos, naudojamos fluorescencinėms mineralų peržiūrai. Viršuje kairėje yra maža „žibintuvėlio“ stiliaus lemputė, skleidžianti ilgalaikei UV šviesai ir pakankamai maža, kad lengvai tilptų kišenėje. Viršuje dešinėje yra maža nešiojama trumpųjų bangų lemputė. Apatinė lemputė skleidžia tiek ilgojo, tiek trumpojo bangų šviesą. Du langai yra storo stiklo filtrai, kurie pašalina matomą šviesą. Didesnė lempa yra pakankamai stipri, kad ją būtų galima naudoti fotografuojant. Dirbdami su UV lempute, visada nešiokite UV spindulius blokuojančius akinius ar akinius.
Lempos fluorescencinių mineralų peržiūrai
Lempos, naudojamos fluorescencinių mineralų nustatymui ir tyrimui, labai skiriasi nuo ultravioletinių lempų (vadinamų „juodaisiais žiburiais“), parduodamų naujovių parduotuvėse. Naujų parduotuvių lempos netinka mineralų tyrimams dėl dviejų priežasčių: 1) jos skleidžia ilgalaikio bangos ultravioletinę šviesą (dauguma fluorescencinių mineralų reaguoja į trumpųjų bangų ultravioletinius spindulius); ir 2) jie skleidžia daug matomos šviesos, trukdančios tiksliai stebėti, tačiau tai nėra naujovių naudojimo problema.
Mokslinio lygio lempos gaminamos įvairiais bangų ilgiais. Aukščiau esančioje lentelėje išvardyti bangų ilgių diapazonai, kurie dažniausiai naudojami fluorescencinių mineralų tyrimams, ir jų įprasti sutrumpinimai.
Dvi puikios įvadinės knygos apie fluorescencinius mineralus yra šios: „Fluorescencinių mineralų rinkimas“ ir „Fluorescencinių mineralų pasaulis“, kurias sukūrė Stuartas Schneideris. Šios knygos parašytos lengvai suprantama kalba, ir kiekvienoje iš jų yra fantastiška spalvotų fotografijų kolekcija, rodanti fluorescencinius mineralus esant normaliai šviesai ir skirtingiems ultravioletinės šviesos bangos ilgiams. Jie puikiai tinka mokytis apie fluorescencinius mineralus ir yra vertingi žinynai.
Kitos liuminescencijos savybės
Fluorescencija yra viena iš kelių liuminescencinių savybių, kurias gali parodyti mineralas. Kitos luminescencijos savybės yra:
FOSFORESCENCIJAFluorescencijos metu elektronai, kuriuos sužadina gaunami fotonai, šokteli į aukštesnį energijos lygį ir ten išlieka mažą sekundės dalį, prieš tai grįždami į žemės būseną ir skleidžiant fluorescencinę šviesą. Fosforescencijos metu elektronai ilgesnį laiką išlieka sužadintos būsenos orbitoje, prieš krisdami. Mineralai su fluorescencija nustoja švyti, kai šviesos šaltinis yra išjungtas. Išjungus šviesos šaltinį, mineralai su fosforescencija gali trumpam švytėti. Mineralai, kurie kartais fosforizuoja, yra kalcitas, celestitas, colemanitas, fluoritas, sfaleritas ir willemite.
TERMOLUMINESESENCIJATermoliuminescencija yra mineralo savybė kaitinant skleisti nedidelį šviesos kiekį. Šildymas gali vykti nuo 50 iki 200 laipsnių Celsijaus - daug žemesnė nei kaitrinė temperatūra. Apetitas, kalcitas, chlorofanas, fluoras, lepidolitas, skalpolitas ir kai kurie žemės paviršiai retkarčiais yra termoliuminescenciniai.
TRIBOLUMINESENCIJAKai kurie mineralai skleis šviesą, kai jiems bus naudojama mechaninė energija. Šie mineralai švyti, kai yra smogiami, sutraiškomi, subraižomi ar sulaužomi. Ši šviesa atsiranda dėl to, kad mineralo struktūroje suskaidomi ryšiai. Skleidžiamos šviesos kiekis yra labai mažas, todėl dažnai reikia atidžiai stebėti tamsoje. Mineralai, kurie kartais demonstruoja triboliuminescenciją, yra ambligonitas, kalcitas, fluoras, lepidolitas, pektolitas, kvarcas, sfaleritas ir kai kurie žemės paviršiai.