Saturs
- Kas ir dienasgaismas minerāls?
- Fluorescence sīkāk
- Cik daudz minerālu fluorescē UV gaismā?
- Fluorīts: oriģinālais "Fluorescējošais minerāls"
- Fluorescējoši ģeodi?
- Lampas dienasgaismas minerālu apskatei
- Citas luminiscences īpašības
Fluorescējoši minerāli: Viens no iespaidīgākajiem muzeja eksponātiem ir tumša telpa, kas piepildīta ar dienasgaismas akmeņiem un minerāliem, kas ir apgaismoti ar ultravioleto gaismu. Tās mirdz ar pārsteidzošu krāsu un daudzveidību - asā pretstatā iežu krāsai normāla apgaismojuma apstākļos. Ultravioletā gaisma aktivizē šos minerālus un liek tiem īslaicīgi izstarot dažādu krāsu redzamu gaismu. Šo gaismas izstarojumu sauc par "fluorescenci". Iepriekš redzamajā brīnišķīgajā fotoattēlā ir redzama fluorescējošu minerālu kolekcija. To izveidoja Dr. Hannes Grobe un tā ir daļa no Wikimedia Commons kolekcijas. Foto tiek izmantots šeit, izmantojot Creative Commons licenci.
Fluorescējoša minerālu atslēga: Šī skice ir fluorescējošu iežu un minerālu atslēga lielajā krāsu attēlā šīs lapas augšpusē. Katrā paraugā ir fluorescējoši minerāli: 1. Cerussite, Barite - Maroka; 2. Scapolite - Kanāda; 3. Hardystonite (zils), Calcite (sarkans), Willemite (zaļš) - New Jersey; 4. Dolomīts - Zviedrija; 5. Adamīte - Meksika; 6. Scheelite - nezināma apvidus; 7. Agate - Jūta; 8. Tremolīts - Ņujorka; 9. Vilemīte - Ņūdžersija; 10. Dolomīts - Zviedrija; 11. Fluorīts, kalcīts - Šveice; 12. Kalcīts - Rumānija; 13. Rhyolite - nezināma apvidus; 14. Dolomīts - Zviedrija; 15. Vilemīts (zaļš), kalcīts (sarkans), Franklinīts, Rodonīts - Ņūdžersija; 16. eikalipts - Zimbabve; 17. Kalcīts - Vācija; 18. Kalcīts septāriešu mezgliņā - Jūta; 19. Fluorīts - Anglija; 20. Kalcīts - Zviedrija; 21. Kalcīts, dolomīts - Sardīnija; 22. Pilieni - Turcija; 23. Scheelite - nezināma apvidus; 24. Aragonīts - Sicīlija; 25. Benitoite - Kalifornija; 26. Kvarca geods - Vācija; 27. Dolomīts, dzelzs rūda - Zviedrija; 28. Nezināms; 29. Sintētiskais korunds; 30. Powellite - Indija; 31. Hialīts (opāls) - Ungārija; 32. Vlasovite Eudialitē - Kanādā; 33. Spar Calcite - Meksika; 34. Manganokalcīts? - Zviedrija; 35. Klinohidrīts, Hardystonite, Willemite, Calcite - Ņūdžersija; 36. Kalcīts - Šveice; 37. Apatite, Diopside - Amerikas Savienotās Valstis; 38. Dolostone - Zviedrija; 39. Fluorīts - Anglija; 40. Manganokalcīts - Peru; 41. Hemimorfīts ar sphalerītu gangā - Vācija; 42. Nezināms; 43. Nezināms; 44. Nezināms; 45. Dolomīts - Zviedrija; 46. Halcedons - nezināma apvidus; 47 Vilemīts, Kalcīts - Ņūdžersija. Šo attēlu producēja Dr. Hannes Grobe un tas ir daļa no Wikimedia Commons kolekcijas. Šeit tas tiek izmantots saskaņā ar Creative Commons licenci.
Kas ir dienasgaismas minerāls?
Visiem minerāliem ir spēja atspoguļot gaismu. Tas padara tos redzamus cilvēka acij. Dažiem minerāliem ir interesanta fiziskā īpašība, kas pazīstama kā "fluorescence". Šiem minerāliem ir spēja īslaicīgi absorbēt nelielu gaismas daudzumu un tūlīt vēlāk izdalīt nelielu daudzumu gaismas ar atšķirīgu viļņa garumu. Šīs viļņa garuma izmaiņas izraisa īslaicīgu minerāla krāsas maiņu cilvēka novērotājam acīs.
Fluorescējošo minerālu krāsas maiņa ir visievērojamākā, ja tos tumsā apgaismo ultravioletā gaisma (kas cilvēkiem nav redzama) un tie izdala redzamu gaismu. Iepriekš parādītā fotogrāfija ir šīs parādības piemērs.
Kā darbojas fluorescence: Diagramma, kas parāda, kā fotoni un elektroni mijiedarbojas, lai iegūtu fluorescences fenomenu.
Fluorescence sīkāk
Minerālu fluorescence notiek, kad paraugu apgaismo ar īpašiem gaismas viļņu garumiem. Ultravioletais (UV) gaisma, rentgena un katoda stari ir tipiski gaismas veidi, kas izraisa fluorescenci. Šiem gaismas veidiem ir spēja ierosināt uzņēmīgus elektronus minerāla atomu struktūrā. Šie uzbudinātie elektroni īslaicīgi uzlēca uz augstāku orbitāli minerālu atomu struktūrā. Kad šie elektroni nokrīt atpakaļ uz sākotnējo orbitāli, gaismas veidā tiek atbrīvots neliels enerģijas daudzums. Šo gaismas izdalīšanos sauc par fluorescenci.
Gaismas viļņa garums, ko izlaiž no dienasgaismas minerāla, bieži izteikti atšķiras no krītošās gaismas viļņa garuma. Tas rada redzamas izmaiņas minerāla krāsā. Šis "mirdzums" turpinās tik ilgi, kamēr minerālu apgaismo ar piemērota viļņa garuma gaismu.
Cik daudz minerālu fluorescē UV gaismā?
Lielākajai daļai minerālu nav manāmas fluorescences. Tikai apmēram 15% minerālu ir cilvēkiem redzama fluorescence, un daži šo minerālu paraugi nefluorēs. Fluorescence parasti rodas, ja minerālā ir specifiski piemaisījumi, kas pazīstami kā "aktivatori". Šie aktivatori parasti ir metālu katjoni, piemēram: volframa, molibdēna, svina, bora, titāna, mangāna, urāna un hroma. Ir zināms, ka arī tādi retzemju elementi kā europium, terbium, dysprosium un itrijs veicina fluorescences parādību. Fluorescenci var izraisīt arī kristāla struktūras defekti vai organiski piemaisījumi.
Papildus "aktivatora" piemaisījumiem dažiem piemaisījumiem ir slāpējoša ietekme uz fluorescenci. Ja kā piemaisījumi ir dzelzs vai varš, tie var samazināt vai novērst fluorescenci. Turklāt, ja aktivatora minerāls ir sastopams lielos daudzumos, tas var samazināt fluorescences efektu.
Lielākā daļa minerālu fluorescē vienā krāsā. Citiem minerāliem ir vairākas fluorescences krāsas. Ir zināms, ka kalcīts fluorescēja sarkanā, zilā, baltā, rozā, zaļā un oranžā krāsā. Ir zināms, ka daži minerāli vienā paraugā uzrāda vairākas fluorescences krāsas. Tās var būt minerālvielas, kurām piemīt vairākas augšanas pakāpes no sākotnējiem šķīdumiem ar mainīgu sastāvu. Daudzi minerāli fluorescē vienu krāsu īsviļņu UV gaismā, bet citu - ultraviļņu ultravioletā gaismā.
Fluorīts: Ar fluoru slīpēti fluorīta paraugi normālā apgaismojumā (augšā) un īsviļņu ultravioletā gaismā (apakšā). Šķiet, ka fluorescence ir saistīta ar minerālu krāsu un joslu struktūru vienkāršā gaismā, kas varētu būt saistīta ar to ķīmisko sastāvu.
Fluorīts: oriģinālais "Fluorescējošais minerāls"
Viens no pirmajiem cilvēkiem, kurš 1852. gadā novēroja minerālu fluorescenci, bija Džordžs Gabriels Stokss. Viņš atzīmēja fluora spēju radīt zilu mirdzumu, kad to apgaismo ar neredzamu gaismu "ārpus spektra violetā gala". Viņš nosauca šo parādību par "fluorescenci" pēc minerālfluorīta. Nosaukums ir guvis plašu atzinību mineraloģijā, gemoloģijā, bioloģijā, optikā, komerciālajā apgaismojumā un daudzās citās jomās.
Daudziem fluorīta paraugiem ir pietiekami spēcīga fluorescence, lai novērotājs tos varētu izvest ārā, turēt saules gaismā, pēc tam pārvietot ēnā un redzēt krāsas izmaiņas. Tikai dažiem minerāliem ir šāds fluorescences līmenis. Fluorīts parasti mirdz zili violetā krāsā īsviļņu un garo viļņu gaismā. Ir zināms, ka daži paraugi mirdz krēmkrāsā vai baltā krāsā. Daudzi paraugi nefluorē. Tiek uzskatīts, ka fluora fluorescenci izraisa itrija, eirija, samārija vai organiska materiāla klātbūtne kā aktivatoriem.
Fluorescējošās Dugway ģeodēzija: Daudzi Dugway ģeodi satur fluorescējošus minerālus un rada iespaidīgu displeju UV gaismā! SpiritRock Shop paraugs un fotogrāfijas.
Fluorescējoši ģeodi?
Jūs varētu būt pārsteigts, uzzinot, ka daži cilvēki ir atraduši ģeodēzus ar fluorescējošām minerālvielām. Daži no Dugvejas ģeodēziem, kas atrodas netālu no Jūdas Dugvejas kopienas, ir izklāti ar halcedonu, kas rada kaļķaini zaļu fluorescenci, ko izraisa neliels urāna daudzums.
Dugway ģeodi ir pārsteidzoši cita iemesla dēļ. Viņi izveidojās pirms vairākiem miljoniem gadu rinolīta gultnes gāzes kabatās. Tad pirms apmēram 20 000 gadiem tos iznīcināja viļņu iedarbība gar ledāja ezera krasta līniju un vairākas jūdzes nogādāja tur, kur viņi beidzot atpūtās ezera nogulumos. Mūsdienās cilvēki tos izraida un pievieno ģeodēzisko un dienasgaismas minerālu kolekcijām.
UV lampas: Trīs hobija klases ultravioletās lampas, ko izmanto dienasgaismas minerālu skatīšanai. Kreisajā augšpusē ir maza "lukturītim" paredzēta lampiņa, kas rada ultraviļņu ultravioleto gaismu un ir pietiekami maza, lai ērti ievietotos kabatā. Augšējā labajā stūrī ir maza pārnēsājama īsviļņu lampiņa. Lampa apakšā rada gan garo, gan īsviļņu gaismu. Abi logi ir bieza stikla filtri, kas novērš redzamo gaismu. Lielāks lukturis ir pietiekami spēcīgs, lai to varētu izmantot fotogrāfiju uzņemšanai. Strādājot ar UV lampu, vienmēr jāvalkā UV bloķējošas brilles vai aizsargbrilles.
Lampas dienasgaismas minerālu apskatei
Lukturi, ko izmanto dienasgaismas minerālu atrašanai un izpētei, ļoti atšķiras no ultravioletās spuldzes (ko sauc par "melnajām gaismām"), ko pārdod jaunumu veikalos. Jaunumu veikalu lampas nav piemērotas minerālu izpētei divu iemeslu dēļ: 1) tie izstaro ultravioleto gaismu garā viļņā (lielākā daļa fluorescējošo minerālu reaģē uz īsviļņu ultravioleto starojumu); un 2) tie izstaro ievērojamu daudzumu redzamās gaismas, kas traucē precīzu novērošanu, bet nav problēma novitātes izmantošanai.
Zinātniskās klases lampas tiek ražotas dažādos viļņu garumos. Iepriekš tabulā ir uzskaitīti viļņu garumu diapazoni, kurus visbiežāk izmanto fluorescējošo minerālu pētījumos, un to kopējie saīsinājumi.
Divas izcilas ievada grāmatas par dienasgaismas minerāliem ir: Fluorescējošu minerālu kolekcionēšana un Fluorescējošu minerālu pasaule, abas ir Stjuarts Šneiders. Šīs grāmatas ir uzrakstītas viegli saprotamā valodā, un katrā no tām ir fantastiska krāsu fotogrāfiju kolekcija, kurā redzami dienasgaismas minerāli normālā apgaismojumā un dažādi ultravioletās gaismas viļņu garumi. Tie ir lieliski piemēroti fluorescējošu minerālu apgūšanai un kalpo kā vērtīgas uzziņu grāmatas.
Citas luminiscences īpašības
Fluorescence ir viena no vairākām luminiscences īpašībām, kas minerālam varētu parādīties. Citas luminiscences īpašības ietver:
FOSFORAFluorescences apstākļos elektroni, kurus ierosina ienākošie fotoni, paaugstinās līdz augstākam enerģijas līmenim un paliek tur nelielu sekundes daļu pirms atgriešanās zemes stāvoklī un izstaro dienasgaismas gaismu. Fosforescencē elektroni ilgāku laiku paliek ierosinātā stāvoklī orbitālē, pirms nokrīt. Minerāli ar fluorescenci pārstāj kvēlot, kad gaismas avots ir izslēgts. Pēc gaismas avota izslēgšanas uz īsu brīdi var mirdzēt minerāli ar fosforescenci. Minerāli, kas dažreiz ir fosforējoši, ietver kalcītu, celestītu, kolemanītu, fluorītu, sphalerītu un vilemītu.
TERMOLUMINESCENCETermoluminiscence ir minerāla spēja izkarsēt nelielu gaismas daudzumu. Šī karsēšana varētu būt līdz 50 - 200 grādiem pēc Celsija - daudz zemāka par kvēlspīdības temperatūru. Apetīts, kalcīts, hlorofāns, fluorīts, lepidolīts, skapolīts un daži laukšpati dažkārt ir termoluminiscējoši.
TRIBOLUMINESCENCEDaži minerāli izstaros gaismu, kad tiem tiks uzlikta mehāniskā enerģija. Šie minerāli mirdz, kad tos sit, sasmalcina, saskrāpē vai salauž. Šī gaisma ir saistīta ar to, ka saites saplīst minerālu struktūrā. Izstarotās gaismas daudzums ir ļoti mazs, un bieži vien ir nepieciešama rūpīga novērošana tumsā. Minerāli, kas dažkārt uzrāda triboluminiscenci, ietver ambligonītu, kalcītu, fluorītu, lepidolītu, pektolītu, kvarcu, sfalerītu un dažas laukšpata.