Fluorescerende mineraler og steiner: De gløder under UV-lys!

Innhold

• Hva er et lysstoffrør?
• Fluorescens mer detaljert
• Hvor mange mineraler lysstoffrør i UV-lys?
• Fluorite: Den originale "fluorescerende mineral"
• Fluorescerende geoder?
• Lamper for visning av lysstoffrør
• Andre luminescensegenskaper

Fluorescerende mineraler: En av de mest spektakulære museumsutstillingene er et mørkt rom fylt med lysrør og mineraler som er opplyst med ultrafiolett lys. De lyser med et fantastisk utvalg av livlige farger - i skarp kontrast til fargen på steinene under normale lysforhold. Det ultrafiolette lyset aktiverer disse mineralene og får dem til å midlertidig avgi synlig lys i forskjellige farger. Denne lysutslippet er kjent som "fluorescens." Det fantastiske fotografiet over viser en samling av fluoriserende mineraler. Den ble opprettet av Dr. Hannes Grobe og er en del av Wikimedia Commons-samlingen. Bildet brukes her under en Creative Commons-lisens.

Fluorescerende mineralnøkkel: Denne skissen er en nøkkel til lysrør og mineraler i det store fargebildet øverst på denne siden. De fluorescerende mineralene i hvert eksemplar er: 1. Cerussite, Barite - Marokko; 2. Scapolite - Canada; 3. Hardystonitt (blå), kalsitt (rød), Willemite (grønn) - New Jersey; 4. Dolomitt - Sverige; 5. Adamitt - Mexico; 6. Scheelite - ukjent lokalitet; 7. Agat - Utah; 8. Tremolite - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomitt - Sverige; 11. Fluorite, Calcite - Sveits; 12. Kalsitt - Romania; 13. Rhyolite - ukjent lokalitet; 14. Dolomitt - Sverige; 15. Willemite (grønn), Calcite (rød), Franklinite, Rhodonite - New Jersey; 16. Eukryptitt - Zimbabwe; 17. Kalsitt - Tyskland; 18. Kalsitt i en septisk nodul - Utah; 19. Fluorite - England; 20. Kalsitt - Sverige; 21. Kalsitt, Dolomitt - Sardinia; 22. Dryppstein - Tyrkia; 23. Scheelite - ukjent lokalitet; 24. Aragonite - Sicilia; 25. Benitoitt - California; 26. Quartz Geode - Tyskland; 27. Dolomitt, Iron Ore - Sverige; 28. Ukjent; 29. Syntetisk korund; 30. Powellite - India; 31. Hyalite (opal) - Ungarn; 32. Vlasovite i Eudyalite - Canada; 33. Spar Calcite - Mexico; 34. Manganokalsitt? - Sverige; 35. Clinohydrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Kalsitt - Sveits; 37. Apatite, Diopside - USA; 38. Dolostone - Sverige; 39. Fluoritt - England; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorphite med Sphalerite i gangue - Tyskland; 42. Ukjent; 43. Ukjent; 44. Ukjent; 45. Dolomitt - Sverige; 46. ​​Chalcedony - ukjent lokalitet; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Dette bildet er produsert av Dr. Hannes Grobe og er en del av Wikimedia Commons-samlingen. Den brukes her under en Creative Commons-lisens.

Hva er et lysstoffrør?

Alle mineraler har evnen til å reflektere lys. Det er det som gjør dem synlige for det menneskelige øyet. Noen mineraler har en interessant fysisk egenskap kjent som "fluorescens." Disse mineralene har muligheten til å absorbere en liten mengde lys midlertidig og et øyeblikk senere frigjøre en liten mengde lys med en annen bølgelengde. Denne endringen i bølgelengde forårsaker en midlertidig fargeendring av mineralet i øynene til en menneskelig observatør.

Fargeforandringen på fluoriserende mineraler er mest spektakulær når de blir opplyst i mørket av ultrafiolett lys (som ikke er synlig for mennesker) og de slipper synlig lys. Fotografiet over er et eksempel på dette fenomenet.

Slik fungerer fluorescens: Diagram som viser hvordan fotoner og elektroner samvirker for å produsere fluorescensfenomenet.

Fluorescens mer detaljert

Fluorescens i mineraler oppstår når et eksemplar blir opplyst med spesifikke bølgelengder av lys. Ultraviolett (UV) lys, røntgenstråler og katodestråler er de typiske lystyper som utløser fluorescens. Disse lystyper har evnen til å begeistre mottakelige elektroner i atomstrukturen til mineralet. Disse begeistrede elektronene hopper midlertidig opp til en høyere orbital i atomstrukturen til mineraler. Når disse elektronene faller tilbake til sin opprinnelige orbital, frigjøres en liten mengde energi i form av lys. Denne frigjøringen av lys er kjent som fluorescens.

Bølgelengden til lys som frigjøres fra et lysstoffrør er ofte forskjellig fra bølgelengden til det innfallende lyset. Dette gir en synlig endring i mineralens farge. Denne "gløden" fortsetter så lenge mineralet lyses opp med lys med riktig bølgelengde.

Hvor mange mineraler lysstoffrør i UV-lys?

De fleste mineraler har ikke en merkbar fluorescens. Bare rundt 15% av mineralene har en fluorescens som er synlig for mennesker, og noen eksempler av mineralene vil ikke fluorescere. Fluorescens oppstår vanligvis når spesifikke urenheter kjent som "aktivatorer" er til stede i mineralet. Disse aktivatorene er typisk kationer av metaller som: volfram, molybden, bly, bor, titan, mangan, uran og krom. Sjeldne jordelementer som europium, terbium, dysprosium og yttrium er også kjent for å bidra til fluorescensfenomenet. Fluorescens kan også være forårsaket av krystallstrukturelle defekter eller organiske urenheter.

I tillegg til "aktivator" urenheter, har noen urenheter en dempende effekt på fluorescens. Hvis jern eller kobber er til stede som urenheter, kan de redusere eller eliminere fluorescens. Hvis aktivatormineralet er tilstede i store mengder, kan det dessuten redusere fluorescenseffekten.

De fleste mineraler lysstoffrør en enkelt farge. Andre mineraler har flere fluorescensfarger. Kalsitt har vært kjent for å lysstoffrøde, blå, hvite, rosa, grønne og oransje. Noen mineraler er kjent for å ha flere fluorescensfarger i en enkelt prøve. Disse kan være båndformede mineraler som viser flere vekststadier fra foreldreløsninger med skiftende sammensetninger. Mange mineraler lysstoffrør en farge under UV-lys med kort bølge og en annen farge under UV-lys med lang bølge.

fluoritt: Tommelpolerte prøver av fluoritt i normalt lys (øverst) og under kortbølget ultrafiolett lys (bunn). Fluorescensen ser ut til å være relatert til fargen og båndstrukturen til mineralene i vanlig lys, som kan være relatert til deres kjemiske sammensetning.

Fluorite: Den originale "fluorescerende mineral"

En av de første personene som observerte fluorescens i mineraler var George Gabriel Stokes i 1852. Han bemerket fluorittens evne til å produsere en blå glød når den ble opplyst med usynlig lys "utover den fiolette enden av spekteret." Han kalte dette fenomenet "fluorescens" etter mineralet fluoritt. Navnet har fått bred aksept innen mineralogi, gemologi, biologi, optikk, kommersiell belysning og mange andre felt.

Mange eksempler på fluoritt har en sterk nok fluorescens til at observatøren kan ta dem utenfor, holde dem i sollys, og deretter flytte dem i skygge og se en fargeendring. Bare noen få mineraler har dette fluorescensnivået. Fluoritt lyser vanligvis en blåfiolett farge under kortbølget og langbølget lys. Noen eksempler er kjent for å gløde en krem ​​eller hvit farge. Mange prøver ikke lysstoffrør. Fluorescens i fluoritt antas å være forårsaket av tilstedeværelsen av yttrium, europium, samarium eller organisk materiale som aktivatorer.

Fluorescerende Dugway Geode: Mange Dugway-geoder inneholder lysstoffrør og produserer en spektakulær skjerm under UV-lys! Eksempel og bilder av SpiritRock Shop.

Fluorescerende geoder?

Du kan bli overrasket over å høre at noen mennesker har funnet geoder med fluoriserende mineraler inne. Noen av Dugway-geodene, funnet i nærheten av samfunnet Dugway, Utah, er foret med chalcedony som produserer en kalkgrønn fluorescens forårsaket av spormengder uran.

Dugway geodes er fantastisk av en annen grunn. De dannet seg for flere millioner år siden i gasslommene til en rhyolittseng. Deretter ble de for rundt 20 000 år siden erodert av bølgebehandling langs strandlinjen til en isbre innsjø og fraktet flere mil til der de endelig hvilte i sjøsedimenter. I dag graver folk dem opp og legger dem til geode- og lysstoffrørsamlinger.

UV-lamper: Tre ultrafiolette lamper som er brukt av hobbybrukere brukt til lysstoffrør. Øverst til venstre er en liten "lommelykt" -lampe som produserer langbølget UV-lys og er liten nok til at den enkelt kan passe i en lomme. Øverst til høyre er en liten bærbar kortbølgelampe. Lampen i bunnen produserer både langbølgelys og kortbølgelys. De to vinduene er tykke glassfiltre som eliminerer synlig lys. Den større lampen er sterk nok til å ta bilder. UV-blokkerende briller eller briller skal alltid brukes når du arbeider med en UV-lampe.

Lamper for visning av lysstoffrør

Lampene som brukes til å lokalisere og studere lysstoffrør er veldig forskjellige fra ultrafiolette lamper (kalt "svarte lys") som selges i nyhetsbutikker. Nyhetens butikklamper er ikke egnet for mineralstudier av to grunner: 1) de avgir langbølget ultrafiolett lys (de fleste lysstoffrør reagerer på kortbølges ultrafiolett); og 2) de avgir en betydelig mengde synlig lys som forstyrrer nøyaktig observasjon, men er ikke et problem for nyhetsbruk.

Lamper av vitenskapelig kvalitet produseres i en rekke forskjellige bølgelengder. Tabellen over viser bølgelengdeområdene som oftest brukes til fluorescerende mineralstudier og deres vanlige forkortelser.

To utmerkede introduksjonsbøker om fluoriserende mineraler er: Samle fluorescerende mineraler og The World of Fluorescent Minerals, begge av Stuart Schneider. Disse bøkene er skrevet på lettfattelig språk, og hver av dem har en fantastisk samling fargefotografier som viser fluorescerende mineraler under normalt lys og forskjellige bølgelengder for ultrafiolett lys. De er flotte for å lære om fluoriserende mineraler og fungerer som verdifulle oppslagsverk.

Andre luminescensegenskaper

Fluorescens er en av flere luminescensegenskaper som et mineral kan utvise. Andre luminescensegenskaper inkluderer:

phosphorescence

I fluorescens hopper elektroner som er begeistret av innkommende fotoner opp til et høyere energinivå og blir der i et lite brøkdel av et sekund før de faller tilbake til grunntilstanden og avgir lysstoffrør. Ved fosforesensering forblir elektronene i eksitert tilstand i bane i større tid før de faller. Mineraler med fluorescens slutter å glødes når lyskilden er slått av. Mineraler med fosforescens kan glød i kort tid etter at lyskilden er slått av. Mineraler som noen ganger er fosforescerende inkluderer kalsitt, celestitt, colemanitt, fluoritt, sfaleritt og willemite.

Termoluminescente

Termoluminescens er et minerals evne til å avgi en liten mengde lys når den blir oppvarmet. Denne oppvarmingen kan være på temperaturer så lave som 50 til 200 grader celsius - mye lavere enn glødetemperaturen. Apatitt, kalsitt, klorofan, fluoritt, lepidolitt, scapolite og noen feltspat er tidvis termoluminescerende.

TRIBOLUMINESCENCE

Noen mineraler vil avgi lys når mekanisk energi tilføres dem. Disse mineralene gløder når de blir truffet, knust, riper eller ødelagt. Dette lyset er et resultat av at bindinger blir brutt i mineralstrukturen. Mengden lys som sendes ut er veldig lite, og det er ofte nødvendig med nøye observasjoner i mørket. Mineraler som noen ganger viser triboluminescence inkluderer amblygonitt, kalsitt, fluoritt, lepidolitt, pectolite, kvarts, sfaleritt og noen feltspat.