Innehåll
- Vad är ett fluorescerande mineral?
- Fluorescens i mer detalj
- Hur många mineraler fluorescerar i UV-ljus?
- Fluorit: Det ursprungliga "fluorescerande mineral"
- Fluorescerande geoder?
- Lampor för visning av fluorescerande mineraler
- Andra luminescensegenskaper
Fluorescerande mineraler: En av de mest spektakulära museumutställningarna är ett mörkt rum fylt med lysrör och mineraler som är upplysta med ultraviolett ljus. De lyser med ett fantastiskt utbud av livliga färger - i skarp kontrast till klippfärgen under normala belysningsförhållanden. Det ultravioletta ljuset aktiverar dessa mineraler och får dem tillfälligt att avge synligt ljus i olika färger. Denna ljusemission är känd som "fluorescens." Det underbara fotografiet ovan visar en samling fluorescerande mineraler. Det skapades av Dr. Hannes Grobe och är en del av Wikimedia Commons-samlingen. Fotot används här under en Creative Commons-licens.
Fluorescerande mineralnyckel: Denna skiss är en nyckel till lysrör och mineraler i den stora färgbilden högst upp på denna sida. De fluorescerande mineralerna i varje prov är: 1. Cerussite, Barite - Marocko; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystonit (blå), Calcite (röd), Willemite (grön) - New Jersey; 4. Dolomit - Sverige; 5. Adamit - Mexiko; 6. Scheelite - okänd lokalitet; 7. Agat - Utah; 8. Tremolite - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomit - Sverige; 11. Fluorite, Calcite - Schweiz; 12. Calcite - Rumänien; 13. Rhyolit - okänd lokalitet; 14. Dolomit - Sverige; 15. Willemite (grön), Calcite (röd), Franklinite, Rhodonite - New Jersey; 16. Eukryptit - Zimbabwe; 17. Calcite - Tyskland; 18. Calcite i en Septarian nodule - Utah; 19. Fluorite - England; 20. Calcite - Sverige; 21. Calcite, Dolomite - Sardinia; 22. Droppstenar - Turkiet; 23. Scheelite - okänd lokalitet; 24. Aragonit - Sicilien; 25. Benitoite - Kalifornien; 26. Quartz Geode - Tyskland; 27. Dolomit, Iron Ore - Sweden; 28. Okänd; 29. Syntetisk korund; 30. Powellite - Indien; 31. Hyalite (opal) - Ungern; 32. Vlasovite i Eudyalite - Kanada; 33. Spar Calcite - Mexiko; 34. Manganocalcite? - Sverige; 35. Clinohydrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Calcite - Schweiz; 37. Apatite, Diopside - Förenta staterna; 38. Dolostone - Sverige; 39. Fluorite - England; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorphite med Sphalerite i gangue - Tyskland; 42. Okänd; 43. Okänd; 44. Okänd; 45. Dolomit - Sverige; 46. Chalcedony - okänd lokalitet; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Denna bild producerades av Dr. Hannes Grobe och är en del av Wikimedia Commons-samlingen. Det används här under en Creative Commons-licens.
Vad är ett fluorescerande mineral?
Alla mineraler har förmågan att reflektera ljus. Det är det som gör dem synliga för det mänskliga ögat. Vissa mineraler har en intressant fysisk egenskap som kallas "fluorescens." Dessa mineraler har förmågan att tillfälligt absorbera en liten mängd ljus och släpper ett ögonblick senare en liten mängd ljus med en annan våglängd. Denna förändring i våglängden orsakar en tillfällig färgförändring av mineralet i ögonen hos en mänsklig observatör.
Färgförändringen på fluorescerande mineraler är mest spektakulär när de är upplysta i mörkret av ultraviolett ljus (som inte är synligt för människor) och de släpper synligt ljus. Fotografiet ovan är ett exempel på detta fenomen.
Hur fungerar fluorescens: Diagram som visar hur fotoner och elektroner interagerar för att producera fluorescensfenomenet.
Fluorescens i mer detalj
Fluorescens i mineraler uppstår när ett prov belyses med specifika våglängder för ljus. Ultraviolett (UV) ljus, röntgenstrålar och katodstrålar är de typiska ljustyperna som utlöser fluorescens. Dessa typer av ljus har förmågan att väcka mottagliga elektroner inom mineralstrukturen. Dessa upphetsade elektroner hoppar tillfälligt upp till en högre omloppsbana inom atomernas struktur. När dessa elektroner faller tillbaka till sin ursprungliga omloppsbana frigörs en liten mängd energi i form av ljus. Denna frisättning av ljus är känd som fluorescens.
Ljusvåglängden som frigörs från ett fluorescerande mineral skiljer sig ofta tydligt från våglängden för det infallande ljuset. Detta ger en synlig förändring i mineralens färg. Denna "glöd" fortsätter så länge mineralen är upplyst med ljus med rätt våglängd.
Hur många mineraler fluorescerar i UV-ljus?
De flesta mineraler har inte en märkbar fluorescens. Endast cirka 15% av mineralerna har en fluorescens som är synlig för människor, och vissa prover av dessa mineraler kommer inte att fluorescera. Fluorescens inträffar vanligtvis när specifika föroreningar kända som "aktivatorer" finns i mineralet. Dessa aktivatorer är vanligtvis katjoner av metaller såsom: volfram, molybden, bly, bor, titan, mangan, uran och krom. Sällsynta jordelement som europium, terbium, dysprosium och yttrium är också kända för att bidra till fluorescensfenomenet. Fluorescens kan också orsakas av kristallstrukturella defekter eller organiska föroreningar.
Förutom föroreningar med "aktivator" har vissa föroreningar en dämpande effekt på fluorescens. Om järn eller koppar finns som föroreningar kan de minska eller eliminera fluorescens. Om aktivatormineralen är närvarande i stora mängder kan det dessutom minska fluorescenseffekten.
De flesta mineraler fluorescerar en enda färg. Andra mineraler har flera fluorescensfärger. Calcite har varit känt för att fluorescera rött, blått, vitt, rosa, grönt och orange. Vissa mineraler är kända för att uppvisa flera fluorescensfärger i ett enda prov. Dessa kan vara bandade mineraler som uppvisar flera tillväxtstadier från moderlösningar med förändrade kompositioner. Många mineraler fluorescerar en färg under UV-ljus med kortvåg och en annan färg under UV-ljus med lång våg.
Flusspat: Tumlarpolerade exemplar av fluorit i normalt ljus (överst) och under kortvågs ultraviolett ljus (botten). Fluorescensen verkar vara relaterad till färg och bandningsstruktur för mineralerna i vanligt ljus, vilket kan vara relaterat till deras kemiska sammansättning.
Fluorit: Det ursprungliga "fluorescerande mineral"
En av de första människorna som observerade fluorescens i mineraler var George Gabriel Stokes 1852. Han noterade fluoritens förmåga att producera en blå glöd när den upplystes med osynligt ljus "bortom spektrets violetta ände." Han kallade detta fenomen "fluorescens" efter mineralfluoriten. Namnet har fått bred acceptans inom mineralogi, gemologi, biologi, optik, kommersiell belysning och många andra områden.
Många exemplar av fluorit har en tillräckligt stark fluorescens att observatören kan ta dem utanför, hålla dem i solljus, sedan flytta dem i skugga och se en färgförändring. Endast ett fåtal mineraler har denna fluorescensnivå. Fluorit lyser vanligtvis en blåfiolett färg under kortvåg och långvågsljus. Vissa prover är kända för att glöda en kräm eller vit färg. Många exemplar fluorescerar inte. Fluorescens i fluorit tros orsakas av närvaron av yttrium, europium, samarium eller organiskt material som aktivatorer.
Fluorescerande Dugway Geode: Många Dugway-geoder innehåller fluorescerande mineraler och ger en spektakulär skärm under UV-ljus! Exemplar och foton av SpiritRock Shop.
Fluorescerande geoder?
Du kan bli förvånad över att få veta att vissa människor har hittat geoder med fluorescerande mineraler inuti. Några av Dugway-geoderna, som finns nära samhället i Dugway, Utah, är fodrade med kalkedon som producerar en kalkgrön fluorescens orsakad av spårmängder uran.
Dugway-geoder är fantastiska av en annan anledning. De bildades för flera miljoner år sedan i gasfickorna på en rhyolitbädd. Sedan, för cirka 20 000 år sedan, eroderades de av vågåtgärder längs strandlinjen av en issjö och transporterades flera mil till där de äntligen vilade i sjösediment. Idag gräver folk dem och lägger till dem i geode- och fluorescerande mineralsamlingar.
UV-lampor: Tre ultravioletta lampor av klass hobby som används för fluorescerande mineralvisning. Längst upp till vänster finns en liten "ficklampa" -lampa som ger UV-ljus med lång våg och är tillräckligt liten för att enkelt kunna passa i en ficka. Längst upp till höger finns en liten bärbar kortvåglampa. Lampan längst ner producerar både långvåg och kortvågljus. De två fönstren är tjocka glasfilter som eliminerar synligt ljus. Den större lampan är tillräckligt stark för att kunna fotografera. UV-blockerande glasögon eller glasögon bör alltid bäras när du arbetar med en UV-lampa.
Lampor för visning av fluorescerande mineraler
Lamporna som används för att lokalisera och studera lysrörsmineraler skiljer sig mycket från de ultravioletta lamporna (kallade "svarta ljus") som säljs i nyhetsbutiker. De nya butikslamporna är inte lämpliga för mineralstudier av två skäl: 1) de avger ultraviolett ljus med lång våg (de flesta fluorescerande mineraler svarar på kortvågs ultraviolett); och 2) de avger en betydande mängd synligt ljus som stör den exakta observationen, men är inte ett problem för nyhetsanvändning.
Lampor av vetenskaplig kvalitet produceras i en mängd olika våglängder. Tabellen ovan listar våglängdsintervallen som oftast används för fluorescerande mineralstudier och deras vanliga förkortningar.
Två utmärkta introduktionsböcker om fluorescerande mineraler är: Samla fluorescerande mineraler och The World of Fluorescent Minerals, båda av Stuart Schneider. Dessa böcker är skrivna på lättförståeliga språk, och var och en av dem har en fantastisk samling färgfotografier som visar fluorescerande mineraler under normalt ljus och olika våglängder för ultraviolett ljus. De är bra för att lära sig om fluorescerande mineraler och fungerar som värdefulla referensböcker.
Andra luminescensegenskaper
Fluorescens är en av flera luminescensegenskaper som ett mineral kan uppvisa. Andra luminescensegenskaper inkluderar:
FOSFORESCENSI fluorescens hoppar elektroner som är upphetsade av inkommande fotoner upp till en högre energinivå och förblir där en liten bråkdel av en sekund innan de faller tillbaka till marktillståndet och avger lysrör. Vid fosforescens förblir elektronerna i det exciterade tillståndets omloppsbana under en större tid innan de faller. Mineraler med fluorescens slutar glöda när ljuskällan är avstängd. Mineraler med fosforescens kan glöda en kort tid efter att ljuskällan har stängts av. Mineraler som ibland är fosforescerande inkluderar kalcit, celestit, colemanit, fluorit, sfalerit och willemite.
termoluminiscentaTermoluminescens är ett minerals förmåga att släppa ut en liten mängd ljus när den värms upp. Denna uppvärmning kan vara till temperaturer så låga som 50 till 200 grader Celsius - mycket lägre än glödtemperaturen. Apatit, kalcit, klorofan, fluorit, lepidolit, scapolit och vissa fältspatar är ibland termoluminescerande.
triboluminiscensVissa mineraler avger ljus när mekanisk energi appliceras på dem. Dessa mineraler lyser när de slås, krossas, repas eller bryts. Detta ljus är ett resultat av bindningar som bryts inom mineralstrukturen. Mängden ljus som släpps ut är mycket liten och noggrann observation i mörkret krävs ofta. Mineraler som ibland uppvisar triboluminescens inkluderar amblygonit, kalsit, fluorit, lepidolit, pektolit, kvarts, sfalerit och några fältspat.