Minerale fluorescente și roci: strălucesc sub lumina UV!

Conţinut

• Ce este un mineral fluorescent?
• Fluorescență în mai multe detalii
• Câte minerale fluoresce în lumina UV?
• Fluorita: „Mineralul fluorescent” original
• Geode fluorescente?
• Lămpi pentru vizualizarea mineralelor fluorescente
• Alte proprietăți de luminiscență

Minerale fluorescente: Una dintre cele mai spectaculoase exponate ale muzeului este o cameră întunecată plină de roci fluorescente și minerale care sunt iluminate cu lumină ultravioletă. Strălucesc cu o gamă uimitoare de culori vibrante - în contrast accentuat cu culoarea rocilor în condiții de iluminare normală. Lumina ultravioletă activează aceste minerale și le determină să emită temporar lumina vizibilă de diferite culori. Această emisie de lumină este cunoscută sub numele de "fluorescență". Minunata fotografie de mai sus arată o colecție de minerale fluorescente. A fost creat de Dr. Hannes Grobe și face parte din colecția Wikimedia Commons. Fotografia este folosită aici sub licență Creative Commons.

Cheie minerală fluorescentă: Această schiță este o cheie pentru rocile și mineralele fluorescente din imaginea de culoare mare din partea de sus a acestei pagini. Mineralele fluorescente din fiecare epruvetă sunt: ​​1. Cerussite, Barite - Maroc; 2. Scapolite - Canada; 3. Hardystonite (albastru), Calcit (roșu), Willemite (verde) - New Jersey; 4. Dolomit - Suedia; 5. Adamite - Mexic; 6. Scheelite - localitate necunoscută; 7. Agate - Utah; 8. Tremolitul - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomit - Suedia; 11. Fluorita, calcit - Elveția; 12. Calcite - România; 13. Rolitol - localitate necunoscută; 14. Dolomit - Suedia; 15. Willemite (verde), Calcit (roșu), Franklinite, Rodonit - New Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcit - Germania; 18. Calcit într-un nodul septarian - Utah; 19. Fluorita - Anglia; 20. Calcit - Suedia; 21. Calcit, Dolomit - Sardinia; 22. Picături - Turcia; 23. Scheelite - localitate necunoscută; 24. Aragonite - Sicilia; 25. Benitoite - California; 26. Geode de cuarț - Germania; 27. Dolomit, Minereu de fier - Suedia; 28. Necunoscut; 29. Corundul sintetic; 30. Powellite - India; 31. Hialit (opal) - Ungaria; 32. Vlasovit în Eudyalit - Canada; 33. Spar Calcite - Mexic; 34. Manganocalcit? - Suedia; 35. Clinohidrit, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Calcite - Elveția; 37. Apatite, Diopside - Statele Unite; 38. Dolostone - Suedia; 39. Fluorita - Anglia; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorfit cu sphalerită în gangue - Germania; 42. Necunoscut; 43. Necunoscut; 44. Necunoscut; 45. Dolomit - Suedia; 46. ​​Calcedonia - localitate necunoscută; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Această imagine a fost produsă de Dr. Hannes Grobe și face parte din colecția Wikimedia Commons. Este folosit aici sub licență Creative Commons.

Ce este un mineral fluorescent?

Toate mineralele au capacitatea de a reflecta lumina. Asta le face vizibile pentru ochiul uman. Unele minerale au o proprietate fizică interesantă cunoscută sub numele de „fluorescență”. Aceste minerale au abilitatea de a absorbi temporar o cantitate mică de lumină și o eliberare instantaneu o cantitate mică de lumină de lungime de undă diferită. Această modificare a lungimii de undă provoacă o schimbare temporară a culorii mineralului din ochiul unui observator uman.

Schimbarea de culoare a mineralelor fluorescente este cea mai spectaculoasă atunci când sunt iluminate în întuneric de lumina ultravioletă (care nu este vizibilă pentru oameni) și eliberează lumină vizibilă. Fotografia de mai sus este un exemplu al acestui fenomen.

Cum funcționează fluorescența: Diagrama care arată modul în care interacționează fotonii și electronii pentru a produce fenomenul de fluorescență.

Fluorescență în mai multe detalii

Fluorescența în minerale apare atunci când un specimen este iluminat cu lungimi de undă specifice ale luminii. Lumini ultraviolete (UV), raze X și raze catodice sunt tipurile tipice de lumină care declanșează fluorescență. Aceste tipuri de lumină au capacitatea de a excita electroni susceptibili în structura atomică a mineralului. Acești electroni excitați sar temporar la un orbital mai înalt din structura atomică a mineralelor. Când acei electroni cad înapoi la orbitalul lor inițial, o cantitate mică de energie este eliberată sub formă de lumină. Această eliberare de lumină este cunoscută sub numele de fluorescență.

Lungimea de undă a luminii eliberate dintr-un mineral fluorescent este adesea distinct diferit de lungimea de undă a luminii incidente. Aceasta produce o schimbare vizibilă a culorii mineralului. Această „strălucire” continuă atât timp cât mineralul este iluminat cu lumina lungimii de undă corespunzătoare.

Câte minerale fluoresce în lumina UV?

Majoritatea mineralelor nu au o fluorescență vizibilă. Doar aproximativ 15% din minerale au o fluorescență care este vizibilă oamenilor, iar unele exemplare din aceste minerale nu vor fluoresce. Fluorescența apare de obicei atunci când impuritățile specifice cunoscute sub numele de „activatori” sunt prezente în interiorul mineralului. Acești activatori sunt de obicei cationi ai metalelor, cum ar fi: tungsten, molibden, plumb, bor, titan, mangan, uraniu și crom. Sunt cunoscute elemente rare ale pământului, cum ar fi europium, terbium, dysprosium și yttrium, care contribuie la fenomenul fluorescenței. Fluorescența poate fi, de asemenea, cauzată de defecte structurale cristaline sau impurități organice.

Pe lângă impuritățile „activatoare”, unele impurități au un efect de amortizare asupra fluorescenței. Dacă fierul sau cuprul sunt prezente ca impurități, acestea pot reduce sau elimina fluorescența. Mai mult, dacă mineralul activator este prezent în cantități mari, acest lucru poate reduce efectul de fluorescență.

Majoritatea mineralelor fluoresc o singură culoare. Alte minerale au multiple culori de fluorescență. Calcitul a fost cunoscut ca fluoresce roșu, albastru, alb, roz, verde și portocaliu. Se cunoaște că unele minerale prezintă mai multe culori de fluorescență într-un singur specimen. Acestea pot fi minerale în bandă care prezintă mai multe etape de creștere din soluții părinte cu compoziții în schimbare. Multe minerale fluoresc o culoare sub lumina UV cu unde scurte și alta culoare sub lumina UV cu undă lungă.

Fluorita: Eșantioane de fluoriu lustruite cu tumori în lumină normală (sus) și sub lumină ultravioletă cu undă scurtă (jos). Fluorescența pare să fie legată de culoarea și structura de bandă a mineralelor în lumină simplă, care ar putea fi legată de compoziția lor chimică.

Fluorita: „Mineralul fluorescent” original

Unul dintre primii oameni care a observat fluorescența în minerale a fost George Gabriel Stokes în 1852. El a remarcat capacitatea fluoritei de a produce o strălucire albastră atunci când este luminată cu lumină invizibilă „dincolo de capătul violet al spectrului”. El a numit acest fenomen „fluorescență” după fluoritatea minerală. Numele a câștigat o largă acceptare în mineralogie, gemologie, biologie, optică, iluminat comercial și multe alte domenii.

Multe exemplare de fluorură au o fluorescență suficient de puternică încât observatorul să le poată scoate afară, să le țină în lumina soarelui, apoi să le mute în umbră și să vadă o schimbare de culoare. Doar câteva minerale au acest nivel de fluorescență. Fluoritul strălucește de obicei o culoare albastru-violet în lumina undelor scurte și a undelor lungi. Unele exemplare sunt cunoscute pentru a străluci o cremă sau o culoare albă. Multe exemplare nu fluorescente. Se consideră că fluorescența fluorită este cauzată de prezența de activități de litiu, europiu, samariu sau materiale organice.

Geodă fluorescentă Dugway: Multe geode Dugway contin minerale fluorescente si produc un display spectaculos sub lumina UV! Specimen și fotografii de la magazinul SpiritRock.

Geode fluorescente?

S-ar putea să fii surprins să afli că unele persoane au găsit geode cu minerale fluorescente în interior. Unele dintre geodurile Dugway, găsite în apropierea comunității Dugway, Utah, sunt căptușite cu calcedonie care produce o fluorescență verde-vară cauzată de cantități urinare de uraniu.

Geode Dugway sunt uimitoare dintr-un alt motiv. S-au format acum câteva milioane de ani în buzunarele de gaz ale unui pat de rolitol. Apoi, în urmă cu aproximativ 20.000 de ani, au fost erodate de acțiunea valurilor de-a lungul coastei unui lac glaciar și au transportat câțiva kilometri până unde au ajuns în sfârșit să se odihnească în sedimentele lacului. Astăzi, oamenii le sapă și le adaugă în colecțiile de geode și fluorescente minerale.

Lămpi UV: Trei lămpi ultraviolete de calitate hobbyist utilizate pentru vizualizarea mineralelor fluorescente. În stânga sus este o lampă de stil „lanternă” mică, care produce lumină UV cu undă lungă și este suficient de mică pentru a se încadra într-un buzunar. În dreapta sus este o mică lampă portabilă cu unde scurte. Lampa din partea inferioară produce lumină cu undă lungă și undă scurtă. Cele două ferestre sunt filtre de sticlă groase care elimină lumina vizibilă. Lampa mai mare este suficient de puternică pentru a fi folosită la realizarea fotografiilor. Ochelarii sau ochelarii cu protecție UV trebuie să fie purtați întotdeauna atunci când lucrați cu o lampă UV.

Lămpi pentru vizualizarea mineralelor fluorescente

Lămpile folosite pentru localizarea și studierea mineralelor fluorescente sunt foarte diferite de lămpile ultraviolete (numite „lumini negre”) vândute în magazinele de noutate. Lămpile din magazinele inedite nu sunt potrivite pentru studii minerale din două motive: 1) emit lumină ultravioletă cu undă lungă (majoritatea mineralelor fluorescente răspund la ultraviolete cu undă scurtă); și, 2) emit o cantitate semnificativă de lumină vizibilă, care interferează cu observația exactă, dar nu reprezintă o problemă pentru utilizarea noutății.

Lămpile de calitate științifică sunt produse într-o varietate de lungimi de undă diferite. Tabelul de mai sus prezintă listele de lungimi de undă care sunt cel mai des utilizate pentru studii minerale fluorescente și abrevierile lor comune.

Două cărți introductive excelente despre mineralele fluorescente sunt: ​​Colectarea mineralelor fluorescente și Lumea mineralelor fluorescente, ambele de Stuart Schneider. Aceste cărți sunt scrise într-un limbaj ușor de înțeles și fiecare dintre ele are o colecție fantastică de fotografii color care arată minerale fluorescente sub lumină normală și diferite lungimi de undă ale luminii ultraviolete. Sunt minunate pentru a învăța despre mineralele fluorescente și servesc ca cărți de referință valoroase.

Alte proprietăți de luminiscență

Fluorescența este una dintre mai multe proprietăți de luminiscență pe care le poate prezenta un mineral. Alte proprietăți de luminiscență includ:

FOSFORESCENŢĂ

În fluorescență, electronii excitați de fotonii care intră se ridică la un nivel de energie mai mare și rămân acolo pentru o fracțiune minusculă de secundă înainte de a cădea înapoi la starea solului și de a emite lumină fluorescentă. În fosforescență, electronii rămân în orbital în stare excitată o perioadă mai mare de timp înainte de a cădea. Mineralele cu fluorescență încetează să lumineze când sursa de lumină este oprită. Mineralele cu fosforescență pot străluci o perioadă scurtă de timp după stingerea sursei de lumină. Mineralele care sunt uneori fosforescente includ calcită, celestit, colemanit, fluorită, sphalerită și willemite.

termoluminiscentă

Termoluminiscența este capacitatea unui mineral de a emite o cantitate mică de lumină după ce este încălzit. Această încălzire poate fi la temperaturi cât mai scăzute de 50 până la 200 de grade Celsius - mult mai mică decât temperatura de incandescență. Apatitul, calcita, clorofanul, fluorita, lepidolitul, scapolitul și unele feldsparate sunt ocazional termoluminescente.

TRIBOLUMINESCENCE

Unele minerale vor emite lumină atunci când li se va aplica energie mecanică. Aceste minerale stralucesc atunci cand sunt lovite, zdrobite, zgariate sau rupte. Această lumină este rezultatul ruperii legăturilor în structura minerală. Cantitatea de lumină emisă este foarte mică și de multe ori este necesară o observare atentă în întuneric. Mineralele care prezintă uneori triboluminescență includ amblygonite, calcită, fluorită, lepidolite, pectolite, cuarț, sphalerite și unele feldspars.