Fluorescentni minerali i stijene: sjaje pod UV svjetlom!

Sadržaj

• Što je fluorescentni mineral?
• Fluorescencija u više detalja
• Koliko minerala fluorescira u UV svjetlu?
• Fluorit: Izvorni "Fluorescentni mineral"
• Fluorescentne geode?
• Svjetiljke za gledanje fluorescentnih minerala
• Ostala svojstva svjetlosti

Fluorescentni minerali: Jedan od najspektakularnijih muzejskih eksponata je tamna prostorija ispunjena fluorescentnim stijenama i mineralima koja su osvijetljena ultraljubičastim svjetlom. Oni blistaju zadivljujućim nizom živih boja - u oštrom kontrastu s bojama stijena u uvjetima normalnog osvjetljenja. Ultraljubičasto svjetlo aktivira ove minerale i uzrokuje ih da privremeno emitiraju vidljivu svjetlost različitih boja. Ova svjetlosna emisija poznata je kao "fluorescencija". Divna fotografija iznad pokazuje kolekciju fluorescentnih minerala. Stvorio ga je dr. Hannes Grobe i dio je Wikimedia Commons kolekcije. Fotografija se ovdje koristi pod licencom Creative Commons.

Fluorescentni mineralni ključ: Ova skica je ključ fluorescentnih stijena i minerala u velikoj slici u boji na vrhu ove stranice. Fluorescentni minerali u svakom uzorku su: 1. Cerussite, Barite - Maroko; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystonite (plava), Kalcit (crvena), Willemite (zelena) - New Jersey; 4. Dolomit - Švedska; 5. Adamite - Meksiko; 6. Scheelite - nepoznat lokalitet; 7. Agate - Utah; 8. Tremolit - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomit - Švedska; 11. Fluorit, Kalcit - Švicarska; 12. Kalcit - Rumunjska; 13. Rololite - nepoznati lokalitet; 14. Dolomit - Švedska; 15. Willemite (zelena), Calcite (crvena), Franklinite, Rodonite - New Jersey; 16. Eukriptit - Zimbabve; 17. Kalcit - Njemačka; 18. Kalcit u sepatskom čvorištu - Utah; 19. Fluorit - Engleska; 20. Kalcit - Švedska; 21. Kalcit, dolomit - Sardinija; 22. Kamenje za kaplje - Turska; 23. Scheelite - nepoznati lokalitet; 24. Aragonit - Sicilija; 25. Benitoite - Kalifornija; 26. Quartz Geode - Njemačka; 27. Dolomit, Željezna ruda - Švedska; 28. Nepoznato; 29. Sintetički korund; 30. Powellite - Indija; 31. Hyalite (opal) - Mađarska; 32. Vlasovite u Eudyalite - Kanada; 33. Spar Calcite - Meksiko; 34. Manganocalcite? - Švedska; 35. Klonohidrit, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Kalcit - Švicarska; 37. Apatit, Diopsid - Sjedinjene Države; 38. Dolostone - Švedska; 39. Fluorit - Engleska; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorfit sa sfaleritom u gangueu - Njemačka; 42. Nepoznato; 43. Nepoznato; 44. Nepoznato; 45. Dolomit - Švedska; 46. ​​Kalcedon - nepoznati lokalitet; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Ovu je sliku proizveo dr. Hannes Grobe i dio je Wikimedia Commons kolekcije. Ovdje se koristi pod licencom Creative Commons.

Što je fluorescentni mineral?

Svi minerali imaju sposobnost reflektiranja svjetlosti. To je ono što ih čini vidljivim ljudskom oku. Neki minerali imaju zanimljivo fizičko svojstvo poznato kao „fluorescencija“. Ovi minerali imaju sposobnost da privremeno apsorbiraju malu količinu svjetlosti i trenutak kasnije oslobađaju malu količinu svjetlosti različite valne duljine. Ova promjena valne duljine uzrokuje privremenu promjenu boje minerala u oku ljudskog promatrača.

Promjena boje fluorescentnih minerala najupečatljivija je kada ih u mraku osvjetljava ultraljubičasto svjetlo (koje nije vidljivo ljudima) i oni oslobađaju vidljivu svjetlost. Fotografija gore primjer je ovog fenomena.

Kako djeluje fluorescencija: Dijagram koji pokazuje kako fotoni i elektroni međusobno djeluju da bi stvorili fenomen fluorescencije.

Fluorescencija u više detalja

Fluorescencija u mineralima nastaje kada je uzorak osvijetljen određenom valnom duljinom svjetlosti. Ultraljubičasto (UV) svjetlo, x-zrake i katodne zrake su tipične vrste svjetla koje pokreću fluorescenciju. Ove vrste svjetlosti imaju sposobnost pobuđivanja osjetljivih elektrona unutar atomske strukture minerala. Ovi uzbuđeni elektroni privremeno skaču do više orbitale u strukturi atoma minerala. Kad se ti elektroni spuste natrag u prvobitnu orbitu, mala količina energije se oslobađa u obliku svjetlosti. Ovo oslobađanje svjetlosti poznato je kao fluorescencija.

Valna duljina svjetlosti koja se oslobađa iz fluorescentnog minerala često se razlikuje od valne duljine upadne svjetlosti. Na taj način dolazi do vidljive promjene u boji minerala. Taj se "sjaj" nastavlja sve dok je mineral osvijetljen svjetlošću odgovarajuće valne duljine.

Koliko minerala fluorescira u UV svjetlu?

Većina minerala nema vidljivu fluorescenciju. Samo oko 15% minerala ima fluorescenciju koja je vidljiva ljudima, a neki primjerci tih minerala neće fluorescirati. Fluorescencija se obično događa kada su unutar minerala prisutne određene nečistoće poznate kao "aktivatori". Ti aktivatori su obično kationi metala poput volframa, molibdena, olova, bora, titana, mangana, urana i kroma. Poznati su i rijetkozemni elementi, poput europija, terbija, disprozijuma i itrijuma koji doprinose fluorescentnoj pojavi. Fluorescencija može biti uzrokovana i kristalnim strukturnim oštećenjima ili organskim nečistoćama.

Pored nečistoća "aktivatora", neke nečistoće prigušuju i djeluju na fluorescenciju. Ako su željezo ili bakar prisutni kao nečistoća, oni mogu smanjiti ili eliminirati fluorescenciju. Nadalje, ako je aktivator mineral prisutan u velikim količinama, to može umanjiti učinak fluorescencije.

Većina minerala fluorescira jednu boju. Ostali minerali imaju višestruku boju fluorescencije. Kalcit je poznato da fluorescira u crvenu, plavu, bijelu, ružičastu, zelenu i narančastu. Poznato je da neki minerali pokazuju više boja fluorescencije u jednom uzorku. To mogu biti zavojni minerali koji pokazuju nekoliko stupnjeva rasta iz matičnih otopina s promjenjivim sastavima. Mnogi minerali fluoresciraju jednu boju pod kratkovalnim UV svjetlom, a drugu boju pod dugovalnim UV svjetlom.

Fluorit: Umotani polirani uzorci fluorita u normalnom svjetlu (gornji dio) i pod kratkotrajnom ultraljubičastom svjetlošću (dno). Čini se da je fluorescencija povezana s bojom i zavojnom strukturom minerala na ravnom svjetlu, što bi moglo biti povezano s njihovim kemijskim sastavom.

Fluorit: Izvorni "Fluorescentni mineral"

Jedan od prvih ljudi koji su primijetili fluorescenciju u mineralima bio je George Gabriel Stokes 1852. Primijetio je sposobnost fluorita da stvori plavi sjaj kad je osvijetljen nevidljivom svjetlošću "izvan ljubičastog kraja spektra." Ovaj fenomen nazvao je "fluorescencijom" nakon mineralnog fluorita. Naziv je stekao široku prihvaćenost u mineralogiji, gemologiji, biologiji, optici, komercijalnoj rasvjeti i mnogim drugim poljima.

Mnogi uzorci fluorita imaju dovoljno jaku fluorescenciju da ih promatrač može iznijeti vani, držati na suncu, a zatim premjestiti u sjenu i vidjeti promjenu boje. Samo nekoliko minerala ima ovu razinu fluorescencije. Fluorit obično svijetli plavo ljubičastu boju pod svjetlom kratkog vala i dugovalnog svjetla. Poznato je da neki primjerci svjetlucaju krem ​​ili bijelu boju. Mnogi se primjerci ne fluoresciraju. Smatra se da je fluorescencija fluorita uzrokovana prisustvom itrijuma, europija, samarija ili organskih materijala kao aktivatora.

Fluorescentna Dugway Geode: Mnoge Dugway geode sadrže fluorescentne minerale i daju spektakularni prikaz pod UV svjetlom! Uzorak i fotografije tvrtke SpiritRock Shop.

Fluorescentne geode?

Možda ćete biti iznenađeni kada saznate da su neki ljudi pronašli geode sa fluorescentnim mineralima. Neki od Dugway geoda, pronađeni u blizini zajednice Dugway, Utah, obloženi su kalcedonom koji stvara vapneno-zelenu fluorescenciju uzrokovanu uranom u tragovima.

Dugway geode nevjerojatne su iz drugog razloga. Nastali su prije nekoliko milijuna godina u plinskim džepovima riolitskih korita. Zatim, prije otprilike 20 000 godina, oni su bili razrušeni valovitim djelovanjem duž obale ledenjačkog jezera i prevezeni nekoliko kilometara do mjesta gdje su se konačno odmorili u jezerskim sedimentima. Danas ih ljudi kopaju i dodaju u kolekcije geode i fluorescentne minerale.

UV žarulje: Tri ultraljubičaste svjetiljke visoke klase koje se koriste za fluorescentno gledanje minerala. Gore lijevo je mala svjetiljka u stilu "svjetiljke" koja proizvodi dugovalnu UV svjetlost i dovoljno je mala da se lako može smjestiti u džep. Gore desno je mala prijenosna svjetiljka s kratkim valovima. Svjetiljka na dnu proizvodi i dugovalnu i kratkovalnu svjetlost. Dva prozora su debeli stakleni filtri koji uklanjaju vidljivu svjetlost. Veća svjetiljka je dovoljno jaka da se koristi za fotografiranje. Naočale ili naočale koje blokiraju UV zračenje uvijek treba nositi pri radu s UV lampom.

Svjetiljke za gledanje fluorescentnih minerala

Svjetiljke koje se koriste za lociranje i proučavanje fluorescentnih minerala vrlo se razlikuju od ultraljubičastih svjetiljki (koje se nazivaju "crne svjetiljke") koje se prodaju u trgovinama noviteta. Svjetiljke u dućanima nisu pogodne za proučavanje minerala iz dva razloga: 1) emitiraju dugovalnu ultraljubičastu svjetlost (većina fluorescentnih minerala reagira na kratkotalasnu ultraljubičastu); i 2) emituju značajnu količinu vidljive svjetlosti koja ometa precizno promatranje, ali nije problem za upotrebu novosti.

Svjetiljke znanstvenog stupnja proizvode se u različitim valnim duljinama. U gornjoj tablici navedeni su rasponi valnih duljina koji se najčešće koriste za studije fluorescentnih minerala i njihove uobičajene kratice.

Dvije izvrsne uvodne knjige o fluorescentnim mineralima jesu: Prikupljanje fluorescentnih minerala i Svijet fluorescentnih minerala, obje Stuart Schneider. Ove su knjige napisane lako razumljivim jezikom, a svaka od njih ima fantastičnu kolekciju fotografija u boji koje prikazuju fluorescentne minerale pod normalnom svjetlošću i različitim valnim duljinama ultraljubičastog svjetla. Izvrsni su za učenje o fluorescentnim mineralima i služe kao vrijedne referentne knjige.

Ostala svojstva svjetlosti

Fluorescencija je jedno od nekoliko svojstava luminiscencije koje mineral može pokazati. Ostala svojstva luminiscencije uključuju:

fosforesciranje

U fluorescenciji, elektroni pobuđeni dolaznim fotonima skaču na višu energetsku razinu i ostaju tamo malena djelića sekunde prije nego što se vrate u osnovno stanje i emitiraju fluorescentnu svjetlost. U fosforescenciji, elektroni ostaju u orbitu pobuđenog stanja duže vrijeme prije pada. Minerali s fluorescencijom prestaju žariti kada je izvor svjetlosti isključen. Minerali s fosforescencijom mogu kratko svijetliti nakon isključivanja izvora svjetlosti. Minerali koji su ponekad fosforescentni su kalcit, celestit, kolemanit, fluorit, sfalerit i villemit.

Termoluminiscentna

Termoluminiscencija je sposobnost minerala da prilikom zagrijavanja emitira malu količinu svjetlosti. To grijanje može biti na temperaturama nižim od 50 do 200 Celzijevih stupnjeva - što je znatno niže od temperature žarulje. Apatit, kalcit, klorofan, fluorit, lepidolit, skapolit i neki feldparati povremeno su termoluminescentni.

TRIBOLUMINESCENCE

Neki minerali će emitirati svjetlost kada se na njih primijeni mehanička energija. Ovi minerali sjaju kad su udareni, zgnječeni, ogrebani ili razbijeni. Ovo svjetlo rezultat je razbijanja veza unutar mineralne strukture. Količina emitirane svjetlosti vrlo je mala, pa se često zahtijeva pažljivo promatranje u mraku. Minerali koji ponekad pokazuju triboluminescenciju uključuju amblygonit, kalcit, fluorit, lepidolit, pektolit, kvarc, sfalerit i neke poljske lopatice.