Fluoresoivat mineraalit ja kivet: Ne hehkuvat UV-valossa!

Sisältö

• Mikä on fluoresoiva mineraali?
• Fluoresenssi tarkemmin
• Kuinka monta mineraalia fluoresoi UV-valossa?
• Fluoriitti: Alkuperäinen "fluoresoiva mineraali"
• Fluoresoivat geodit?
• Valaisimet loisteputkien katseluun
• Muut luminesenssiominaisuudet

Fluoresoivat mineraalit: Yksi upeimmista museonäyttelyistä on tumma huone, joka on täynnä fluoresoivia kiviä ja mineraaleja, joita valaistaan ​​ultraviolettivalolla. Ne hehkuvat uskomattomalla joukolla eläviä värejä - jyrkässä kontrastissa kivien värin kanssa normaalin valaistuksen olosuhteissa. Ultraviolettivalo aktivoi nämä mineraalit ja aiheuttaa niiden väliaikaisesti säteilevän näkyvän valon eri värejä. Tätä valon säteilyä kutsutaan "fluoresenssiksi". Yllä oleva upea valokuva näyttää fluoresoivien mineraalien kokoelman. Sen on luonut tri Hannes Grobe ja se on osa Wikimedia Commons -kokoelmaa. Valokuvaa käytetään tässä Creative Commons -lisenssillä.

Fluoresoiva mineraalinäppäin: Tämä luonnos on avain fluoresoiville kiville ja mineraaleille suuressa värikuvassa tämän sivun yläosassa. Kunkin näytteen fluoresoivat mineraalit ovat: 1. serussiitti, bariitti - Marokko; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystoniitti (sininen), kalsiitti (punainen), Willemiitti (vihreä) - New Jersey; 4. Dolomiitti - Ruotsi; 5. Adamiitti - Meksiko; 6. Scheeliitti - tuntematon paikkakunta; 7. akaatti - Utah; 8. Tremoliitti - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomiitti - Ruotsi; 11. Fluoriitti, kalsiitti - Sveitsi; 12. kalsiitti - Romania; 13. Rhyoliitti - tuntematon paikkakunta; 14. Dolomiitti - Ruotsi; 15. Willemiitti (vihreä), kalsiitti (punainen), frankliniitti, rodoniitti - New Jersey; 16. eukryptiitti - Zimbabwe; 17. kalsiitti - Saksa; 18. Kalsiitti septarilaisessa kyhmyssä - Utah; 19. Fluoriitti - Englanti; 20. kalsiitti - Ruotsi; 21. kalsiitti, dolomiitti - Sardinia; 22. Tipukivet - Turkki; 23. Scheeliitti - tuntematon paikkakunta; 24. Aragoniitti - Sisilia; 25. Benitoite - Kalifornia; 26. Quartz Geode - Saksa; 27. Dolomiitti, rautamalmi - Ruotsi; 28. Tuntematon; 29. Synteettinen korundi; 30. Powellite - Intia; 31. Hyaliitti (opaali) - Unkari; 32. Vlasovite Eudyalite - Kanadassa; 33. Spar Calcite - Meksiko; 34. Manganokalsiitti? - Ruotsi 35. Kliinohydridi, Hardystoniitti, Willemiitti, Kalsiitti - New Jersey; 36. kalsiitti - Sveitsi; 37. Apatite, Diopside - Yhdysvallat; 38. Dolostone - Ruotsi; 39. Fluoriitti - Englanti; 40. Manganokalsiitti - Peru; 41. Hemimorfiitti Sphaleriten kanssa Gangue-maassa - Saksa; 42. Tuntematon; 43. Tuntematon; 44. Tuntematon; 45. Dolomiitti - Ruotsi; 46. ​​Halcedonia - tuntematon paikkakunta; 47 Willemite, Kalsiitti - New Jersey. Tämän kuvan on tuottanut Dr. Hannes Grobe ja se on osa Wikimedia Commons -kokoelmaa. Sitä käytetään tässä Creative Commons -lisenssillä.

Mikä on fluoresoiva mineraali?

Kaikilla mineraaleilla on kyky heijastaa valoa. Se tekee niistä näkyvät ihmisen silmälle. Joillakin mineraaleilla on mielenkiintoinen fysikaalinen ominaisuus, joka tunnetaan nimellä "fluoresenssi". Nämä mineraalit kykenevät absorboimaan väliaikaisesti pienen määrän valoa ja myöhemmin heti vapauttamaan pienen määrän valoa, jolla on eri aallonpituus. Tämä aallonpituuden muutos aiheuttaa mineraalin väliaikaisen värimuutoksen ihmisen tarkkailijan silmissä.

Fluoresoivien mineraalien värinmuutos on näyttävin, kun niitä valaistaan ​​pimeässä ultraviolettivalolla (mikä ei ole näkyvissä ihmisille) ja ne vapauttavat näkyvän valon. Yllä oleva valokuva on esimerkki tästä ilmiöstä.

Kuinka fluoresenssi toimii: Kaavio, joka osoittaa kuinka fotonit ja elektronit vuorovaikutuksessa tuottavat fluoresenssin ilmiötä.

Fluoresenssi tarkemmin

Mineraalien fluoresenssi tapahtuu, kun näytettä valaistaan ​​tietyillä valon aallonpituuksilla. Ultraviolettivalo (röntgensäteet) ja katodisäteet ovat tyypillisiä valotyyppejä, jotka laukaisevat fluoresenssin. Tämän tyyppisillä valoilla on kyky herättää herkkiä elektroneja mineraalin atomirakenteessa. Nämä kiihtyneet elektronit siirtyvät väliaikaisesti korkeammalle kiertoradalle mineraalien atomirakenteessa. Kun nuo elektronit putoavat takaisin alkuperäiseen kiertorataansa, pieni määrä energiaa vapautuu valon muodossa. Tätä valon vapautumista kutsutaan fluoresenssiksi.

Fluoresoivasta mineraalista vapautuvan valon aallonpituus eroaa usein selvästi tulevan valon aallonpituudesta. Tämä aiheuttaa näkyvän muutoksen mineraalin värissä. Tämä "hehku" jatkuu niin kauan kuin mineraalia valaistaan ​​sopivan aallonpituuden valolla.

Kuinka monta mineraalia fluoresoi UV-valossa?

Suurimmalla osalla mineraaleja ei ole havaittavissa fluoresenssia. Vain noin 15 prosentilla mineraaleista on ihmisille näkyvä fluoresenssi, ja jotkut näiden mineraalien näytteet eivät fluoresoi. Fluoresenssi tapahtuu yleensä, kun mineraalissa on erityisiä "aktivaattoreiksi" kutsuttuja epäpuhtauksia. Nämä aktivaattorit ovat tyypillisesti metallikationeja, kuten: volframi, molybdeeni, lyijy, boori, titaani, mangaani, uraani ja kromi. Harvinaisten maametallien, kuten europiumin, terbiumin, dysprosiumin ja yttriumin, tiedetään myös vaikuttavan fluoresenssi-ilmiöön. Fluoresenssi voi johtua myös kiderakennevirheistä tai orgaanisista epäpuhtauksista.

"Aktivaattori"-epäpuhtauksien lisäksi joillakin epäpuhtauksilla on vaimentava vaikutus fluoresenssiin. Jos epäpuhtauksina on rautaa tai kuparia, ne voivat vähentää tai poistaa fluoresenssia. Lisäksi, jos aktivaattor mineraalia on läsnä suurina määrinä, se voi vähentää fluoresenssivaikutusta.

Useimmat mineraalit fluoresoivat yhden värin. Muilla mineraaleilla on useita fluoresenssivärit. Kalsiitin on tiedetty fluoresoivan punaisella, sinisellä, valkoisella, vaaleanpunaisella, vihreällä ja oranssilla. Joidenkin mineraalien tiedetään osoittavan useita fluoresoivia värejä yhdessä näytteessä. Ne voivat olla nauhamaisia ​​mineraaleja, joilla on useita kasvuvaiheita emäliuoksista muuttuvilla koostumuksilla. Monet mineraalit fluoresoivat yhden värin lyhytaaltoisessa UV-valossa ja toisen värin pitkäaallon UV-valossa.

Fluoriitti: Rumpukivikiillotetut fluoriittinäytteet normaalissa valossa (ylhäällä) ja lyhytaalto ultraviolettivalossa (alhaalla). Fluoresenssi näyttää liittyvän mineraalien väriin ja vyöhykerakenteeseen selkeässä valossa, mikä voi liittyä niiden kemialliseen koostumukseen.

Fluoriitti: Alkuperäinen "fluoresoiva mineraali"

Yksi ensimmäisistä ihmisistä, joka havaitsi mineraalien fluoresenssin, oli George Gabriel Stokes vuonna 1852. Hän huomautti fluoritin kyvyn tuottaa sinisen hehkua valaistettaessa näkymättömällä valolla "spektrin violetin pään yli". Hän kutsui tätä ilmiötä "fluoresenssiksi" mineraalifluoriitin jälkeen. Nimi on saanut laajan hyväksynnän mineralogiassa, gemologiassa, biologiassa, optiikassa, kaupallisessa valaistuksessa ja monilla muilla aloilla.

Monilla fluoriittiesineillä on tarpeeksi voimakas fluoresenssi, jotta tarkkailija voi viedä ne ulkopuolelle, pitää niitä auringonvalossa, siirtää ne sitten varjoon ja nähdä värinmuutoksen. Vain harvoilla mineraaleilla on tämä fluoresenssitaso. Fluoriitti hehtaa tyypillisesti sinivioletti väriä lyhytaalto- ja pitkäaallonvalossa. Joidenkin näytteiden tiedetään hehkuvan kerman tai valkoisena. Monet näytteet eivät fluoresoi. Fluoriitin fluoresenssin uskotaan johtuvan yttriumin, europiumin, samariumin tai orgaanisen materiaalin läsnäolosta aktivaattoreina.

Fluoresoiva dugway-geodeesi: Monet Dugway-geodit sisältävät fluoresoivia mineraaleja ja tuottavat näyttävän näytön UV-valossa! Näyte ja valokuvat: SpiritRock Shop.

Fluoresoivat geodit?

Saatat olla yllättynyt kuullessasi, että jotkut ihmiset ovat löytäneet geodeja, joissa on fluoresoivia mineraaleja. Jotkut Dugway-geodedeista, joita löytyy lähellä Dugwayn, Utahin yhteisöä, on vuorattu kalcedonilla, joka tuottaa lime-vihreää fluoresenssia, jonka aiheuttavat pienet määrät uraania.

Dugway-geodit ovat uskomattomia toisesta syystä. Ne muodostuivat useita miljoonia vuosia sitten ryoliittisängyn kaasutaskuihin. Sitten noin 20 000 vuotta sitten heidät aalto vaikutti jäätikön järven rantaviivaa pitkin ja kuljetti useita mailia sinne, missä he lopulta lepäävät järven sedimentteihin. Nykyään ihmiset kaivaa ne ja lisäävät ne geodeettisiin ja fluoresoiviin mineraalikokoelmiin.

UV-lamput: Kolme harrastajaluokan ultraviolettilamppua, joita käytetään loisteputken mineraalien katseluun. Vasemmassa yläkulmassa on pieni "taskulamppu" -tyyppinen lamppu, joka tuottaa pitkäaaltoista ultraviolettivaloa ja on tarpeeksi pieni, jotta se mahtuu helposti taskuun. Oikeassa yläreunassa on pieni kannettava lyhytaaltolamppu. Pohjassa oleva lamppu tuottaa sekä pitkä- että lyhytaaltovaloa. Kaksi ikkunaa ovat paksuja lasisuodattimia, jotka poistavat näkyvän valon. Suurempi lamppu on tarpeeksi vahva käytettäväksi valokuvien ottamisessa. UV-estäviä laseja tai suojalaseja tulee aina käyttää UV-lampulla työskennellessä.

Valaisimet loisteputkien katseluun

Loisteputkien etsimiseen ja tutkimiseen käytetyt lamput ovat hyvin erilaisia ​​kuin uutukaupoissa myytävät ultraviolettivalaisimet (nimeltään "mustat valot"). Uutuusvalaisimet eivät sovellu mineraalitutkimuksiin kahdesta syystä: 1) ne lähettävät pitkäaallon ultraviolettivaloa (suurin osa fluoresoivista mineraaleista reagoi lyhytaaltoiseen ultraviolettiin); ja 2) ne lähettävät huomattavan määrän näkyvää valoa, joka häiritsee tarkkaa havainnointia, mutta joka ei ole uutuuksien käytön ongelma.

Tieteellisen luokan lamppuja valmistetaan useilla eri aallonpituuksilla. Yllä olevassa taulukossa luetellaan aallonpituusalueet, joita käytetään yleisimmin fluoresoiviin mineraalitutkimuksiin, ja niiden yleiset lyhenteet.

Kaksi loistavaa johtavaa kirjaa fluoresoivista mineraaleista ovat: fluoresoivien mineraalien kerääminen ja fluoresoivien mineraalien maailma, molemmat Stuart Schneider. Nämä kirjat on kirjoitettu helposti ymmärrettävällä kielellä, ja jokaisella niistä on fantastinen kokoelma värivalokuvia, jotka esittävät fluoresoivia mineraaleja normaalin valon alla ja ultraviolettivalon eri aallonpituuksia. Ne ovat hyviä opiskelemaan fluoresoivia mineraaleja ja ovat arvokkaita hakuteoksia.

Muut luminesenssiominaisuudet

Fluoresenssi on yksi monista luminesenssiominaisuuksista, joita mineraalilla saattaa olla. Muita luminesenssiominaisuuksia ovat:

fosforiloiste

Fluoresenssissa sisääntulevien fotonien virittämät elektronit hyppäävät korkeammalle energiatasolle ja pysyvät siellä pienen sekunnin murto-osan ennen kuin ne putoavat takaisin maatilaan ja lähettävät fluoresoivan valon. Fosforesenssissa elektronit pysyvät kiihtyneessä tilassa kiertoradalla pidemmän ajan ennen putoamista. Mineraalit, joissa on fluoresenssia, lopettaa hehku, kun valonlähde sammutetaan. Mineraalit, joissa on fosforointia, voivat hehkua hetkeksi valonlähteen sammuttamisen jälkeen. Mineraaleja, jotka ovat joskus fosforoivia, ovat kalsiitti, selesiitti, kolemaniitti, fluoriitti, sphaleriitti ja willemiitti.

Thermoluminescent

Termoluminesenssi on mineraalin kyky emittoida pieni määrä valoa kuumennettaessa. Tämä kuumennus voi olla jopa 50 - 200 astetta - paljon alhaisempi kuin hehkuvuuslämpötila. Apatiitti, kalsiitti, kloorifaani, fluoriitti, lepidoliitti, skaoliitti ja jotkut maasälvet ovat toisinaan termoluminoivia.

triboluminesenssi

Jotkut mineraalit säteilevät valoa, kun niihin levitetään mekaanista energiaa. Nämä mineraalit hehkuvat, kun niitä lyödä, murskata, naarmuuntua tai rikkoutua. Tämä valo on seurausta sidoksien hajoamisesta mineraalirakenteessa. Valon määrä on hyvin pieni, ja usein vaaditaan tarkkaa tarkkailua pimeässä. Mineraaleihin, joilla on joskus triboluminesenssia, kuuluvat amblygoniitti, kalsiitti, fluoriitti, lepidoliitti, pektoliitti, kvartsi, sphaleriitti ja jotkut maasälvet.