แร่ธาตุและหินเรืองแสง: พวกมันเรืองแสงภายใต้แสง UV!

เนื้อหา

• แร่เรืองแสงคืออะไร?
• รายละเอียดเพิ่มเติมเรืองแสง
• แร่ธาตุหลายชนิดเรืองแสงในแสง UV
• Fluorite: "แร่เรืองแสง" ดั้งเดิม
• Geodes เรืองแสง
• โคมไฟสำหรับดูแร่ธาตุเรืองแสง
• คุณสมบัติการเรืองแสงอื่น ๆ

แร่ธาตุเรืองแสง: การจัดแสดงพิพิธภัณฑ์ที่งดงามที่สุดแห่งหนึ่งคือห้องมืดที่เต็มไปด้วยหินเรืองแสงและแร่ธาตุที่ส่องสว่างด้วยแสงอัลตราไวโอเลต พวกมันเรืองแสงด้วยสีสันที่น่าตื่นตา - ในทางตรงกันข้ามกับสีของหินภายใต้สภาวะการส่องสว่างปกติ แสงอุลตร้าไวโอเลตจะกระตุ้นแร่ธาตุเหล่านี้และทำให้พวกมันเปล่งแสงสีต่าง ๆ เป็นการชั่วคราว การปล่อยแสงนี้เรียกว่า "ฟลูออเรสเซนต์" ภาพถ่ายที่น่าอัศจรรย์ด้านบนแสดงชุดแร่ธาตุเรืองแสง มันถูกสร้างขึ้นโดยดร. Hannes Grobe และเป็นส่วนหนึ่งของคอลเลกชัน Wikimedia Commons ภาพถ่ายนี้ถูกใช้ที่นี่ภายใต้ใบอนุญาต Creative Commons

กุญแจแร่เรืองแสง: ร่างนี้เป็นกุญแจสำคัญในหินเรืองแสงและแร่ธาตุในภาพสีขนาดใหญ่ที่ด้านบนของหน้านี้ แร่ธาตุฟลูออเรสเซนต์ในแต่ละชิ้นงานมีดังนี้: 1. Cerussite, Barite - Morocco; 2. Scapolite - แคนาดา 3. Hardystonite (สีน้ำเงิน), แคลไซต์ (สีแดง), Willemite (สีเขียว) - นิวเจอร์ซีย์ 4. โดโลไมต์ - สวีเดน; 5. Adamite - เม็กซิโก; 6. Scheelite - พื้นที่ที่ไม่รู้จัก 7. โมรา - ยูทาห์; 8. Tremolite - นิวยอร์ก 9. Willemite - รัฐนิวเจอร์ซีย์ 10. โดโลไมต์ - สวีเดน; 11. ฟลูออไรต์แคลไซต์ - สวิตเซอร์แลนด์; 12. แคลไซต์ - โรมาเนีย; 13. Rhyolite - สถานที่ที่ไม่รู้จัก; 14. โดโลไมต์ - สวีเดน; 15. Willemite (เขียว), แคลไซต์ (สีแดง), Franklinite, Rhodonite - นิวเจอร์ซีย์; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. แคลไซต์ - เยอรมนี; 18. แคลไซต์ในก้อนเซเทอร์ - ยูทาห์; 19. ฟลูออไรต์ - อังกฤษ; 20. แคลไซต์ - สวีเดน; 21. แคลไซต์, โดโลไมท์ - ซาร์ดิเนีย; 22. Dripstones - ตุรกี; 23. Scheelite - ตำบลที่ไม่รู้จัก; 24. อารากอน - ซิซิลี; 25. เบนิโต้ - แคลิฟอร์เนีย; 26. Quartz Geode - เยอรมัน; 27. โดโลไมต์, แร่เหล็ก - สวีเดน; 28. ไม่ทราบ; 29. คอรันดัมสังเคราะห์; 30. Powellite - อินเดีย; 31. Hyalite (โอปอล) - ฮังการี; 32. Vlasovite ใน Eudyalite - แคนาดา; 33. Spar Calcite - เม็กซิโก; 34. Manganocalcite - สวีเดน 35. Clinohydrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - นิวเจอร์ซีย์; 36. แคลไซต์ - สวิตเซอร์แลนด์; 37. อะพาไทต์, ไดโอไซด์ - สหรัฐอเมริกา; 38. Dolostone - สวีเดน; 39. ฟลูออไรต์ - อังกฤษ; 40. Manganocalcite - เปรู; 41. Hemimorphite กับ Sphalerite เป็น gangue - Germany; 42. ไม่ทราบ; 43. ไม่ทราบ; 44. ไม่ทราบ; 45. โดโลไมต์ - สวีเดน; 46. ​​Chalcedony - ตำบลที่ไม่รู้จัก; 47 Willemite, Calcite - New Jersey ภาพนี้สร้างโดยดร. Hannes Grobe และเป็นส่วนหนึ่งของคอลเลกชัน Wikimedia Commons มันถูกใช้ที่นี่ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์

แร่เรืองแสงคืออะไร?

แร่ธาตุทั้งหมดมีความสามารถในการสะท้อนแสง นั่นคือสิ่งที่ทำให้พวกเขามองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ แร่ธาตุบางชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพที่น่าสนใจที่เรียกว่า "เรืองแสง" แร่ธาตุเหล่านี้มีความสามารถในการดูดซับแสงจำนวนเล็กน้อยชั่วคราวและในเวลาต่อมาจะปล่อยแสงจำนวนเล็กน้อยที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนสีชั่วคราวของแร่ในสายตาของผู้สังเกตการณ์มนุษย์

การเปลี่ยนสีของแร่ธาตุเรืองแสงนั้นน่าตื่นเต้นที่สุดเมื่อส่องแสงในความมืดด้วยแสงอุลตร้าไวโอเลต (ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้) และปล่อยแสงที่มองเห็นได้ ภาพถ่ายด้านบนเป็นตัวอย่างของปรากฏการณ์นี้

การเรืองแสงทำงานอย่างไร: แผนภาพแสดงให้เห็นว่าโฟตอนและอิเล็กตรอนมีปฏิกิริยาต่อการสร้างปรากฏการณ์การเรืองแสงอย่างไร

รายละเอียดเพิ่มเติมเรืองแสง

การเรืองแสงในแร่ธาตุเกิดขึ้นเมื่อชิ้นงานถูกส่องสว่างด้วยความยาวคลื่นเฉพาะของแสง แสงอุลตร้าไวโอเลต (UV), รังสีเอกซ์และรังสีแคโทดเป็นประเภทของแสงที่ก่อให้เกิดการเรืองแสง แสงประเภทนี้มีความสามารถในการกระตุ้นอิเล็กตรอนที่ไวต่อแสงภายในโครงสร้างอะตอมของแร่ อิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นเหล่านี้จะกระโดดขึ้นสู่วงโคจรที่สูงขึ้นภายในโครงสร้างอะตอมของแร่ธาตุ เมื่ออิเล็กตรอนเหล่านั้นร่วงลงสู่วงโคจรดั้งเดิมพลังงานจำนวนเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง การปล่อยแสงนี้เรียกว่าเรืองแสง

ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาจากแร่ฟลูออเรสเซนต์มักจะแตกต่างอย่างชัดเจนจากความยาวคลื่นของแสงตกกระทบ สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้ในสีของแร่ "แสง" นี้จะดำเนินต่อไปตราบใดที่แร่ยังส่องสว่างด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นที่เหมาะสม

แร่ธาตุหลายชนิดเรืองแสงในแสง UV

แร่ธาตุส่วนใหญ่ไม่มีการเรืองแสงที่เห็นได้ชัดเจน มีเพียงประมาณ 15% ของแร่ธาตุที่มีการเรืองแสงที่คนมองเห็นได้และตัวอย่างแร่ธาตุบางชนิดจะไม่เรืองแสง เรืองแสงมักจะเกิดขึ้นเมื่อสิ่งสกปรกที่เรียกว่า "activators" มีอยู่เฉพาะในแร่ โดยทั่วไปแล้วแอคติเวเตอร์เหล่านี้มักจะเป็นไพเพอร์ของโลหะเช่นทังสเตนโมลิบดีนัมตะกั่วโบรอนไทเทเนียมแมงกานีสยูเรเนียมและโครเมียม ธาตุดินที่หายากเช่น europium, terbium, ดิสโพรเซียมและอิตเทรียมเป็นที่รู้จักกันว่ามีส่วนร่วมในปรากฏการณ์เรืองแสง การเรืองแสงยังสามารถเกิดจากข้อบกพร่องของโครงสร้างผลึกหรือสิ่งสกปรกอินทรีย์

นอกเหนือจากสิ่งสกปรก "กระตุ้น" สิ่งเจือปนบางอย่างมีผลต่อการลดการเรืองแสง หากเหล็กหรือทองแดงเป็นสิ่งสกปรกพวกเขาสามารถลดหรือกำจัดฟลูออเรสเซนต์ นอกจากนี้หากแร่ activator มีอยู่ในปริมาณมากก็สามารถลดผลกระทบของการเรืองแสง

แร่ธาตุส่วนใหญ่เรืองแสงสีเดียว แร่ธาตุอื่น ๆ มีหลายสีเรืองแสง แคลเซียมเป็นที่รู้จักกันในการเรืองแสงสีแดงสีน้ำเงินสีขาวสีชมพูสีเขียวและสีส้ม เป็นที่ทราบกันว่าแร่ธาตุบางชนิดมีการเรืองแสงหลายสีในตัวอย่างเดียว เหล่านี้สามารถแร่ธาตุแถบสีที่แสดงการเติบโตหลายขั้นตอนจากการแก้ปัญหาผู้ปกครองที่มีองค์ประกอบที่เปลี่ยนแปลง แร่ธาตุหลายชนิดเรืองแสงหนึ่งสีภายใต้แสง UV คลื่นสั้นและอีกสีหนึ่งภายใต้แสง UV คลื่นยาว

fluorite: ตัวอย่างฟลูออไรต์ขัดเงาในแสงปกติ (บน) และภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้น (ล่าง) การเรืองแสงดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับสีและโครงสร้างแถบของแร่ธาตุในแสงธรรมดาซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมีของพวกเขา

Fluorite: "แร่เรืองแสง" ดั้งเดิม

หนึ่งในคนแรกที่สังเกตเรืองแสงในแร่คือจอร์จกาเบรียลสโตกส์ในปี 2395 เขาสังเกตเห็นความสามารถของฟลูออไรท์ในการสร้างแสงสีน้ำเงินเมื่อส่องสว่างด้วยแสงที่มองไม่เห็น "เหนือปลายม่วง" เขาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "เรืองแสง" หลังจากฟลูออไรต์แร่ ชื่อนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางทั้งในด้านแร่วิทยาอัญมณีชีววิทยาเลนส์แสงเชิงพาณิชย์และสาขาอื่น ๆ อีกมากมาย

ตัวอย่างฟลูออไรต์จำนวนมากมีฟลูออเรสเซนต์เพียงพอที่ผู้สังเกตการณ์สามารถพาพวกเขาออกไปข้างนอกจับพวกมันไว้ในแสงแดดจากนั้นย้ายพวกมันไปสู่ที่ร่มและดูการเปลี่ยนสี แร่ธาตุเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่มีระดับการเรืองแสงในระดับนี้ ฟลูออไรต์มักเรืองแสงสีน้ำเงิน - ม่วงภายใต้แสงคลื่นสั้นและคลื่นยาว ตัวอย่างบางชิ้นมีสีครีมหรือสีขาวเป็นประกาย ตัวอย่างจำนวนมากไม่เรืองแสง การเรืองแสงในฟลูออไรต์นั้นเกิดจากการมีอิเทรียม, ยูเรเนียม, ซามาเรียมหรือวัตถุอินทรีย์เป็นสารกระตุ้น

ฟลูออเรส Dugway Geode: Geodes Dugway หลายแห่งมีแร่ธาตุเรืองแสงและสร้างการแสดงผลที่น่าประทับใจภายใต้แสง UV! ตัวอย่างและภาพถ่ายโดย SpiritRock Shop

Geodes เรืองแสง

คุณอาจแปลกใจที่รู้ว่าบางคนพบ geodes ที่มีแร่ธาตุเรืองแสงอยู่ภายใน geodes ของ Dugway บางส่วนซึ่งอยู่ใกล้กับชุมชนของ Dugway, Utah นั้นเรียงรายไปด้วย chalcedony ที่ก่อให้เกิดการเรืองแสงสีเขียวมะนาวที่เกิดจากการติดตามยูเรเนียมจำนวนมาก

Dugway geodes นั้นน่าทึ่งมากด้วยเหตุผลอื่น พวกเขาก่อตัวเมื่อหลายล้านปีก่อนในกระเป๋าก๊าซของเตียงไรโอไลต์ จากนั้นประมาณ 20,000 ปีที่แล้วพวกเขาถูกกัดเซาะโดยการเคลื่อนไหวของคลื่นตามแนวชายฝั่งของทะเลสาบน้ำแข็งและเคลื่อนย้ายไปหลายไมล์ไปยังที่ซึ่งในที่สุดพวกเขาก็มาพักในตะกอนทะเลสาบ วันนี้ผู้คนขุดพวกเขาขึ้นและเพิ่มลงใน geode และคอลเลกชันแร่เรืองแสง

โคมไฟยูวี: หลอดอัลตร้าไวโอเลตเกรดสามชิ้นสำหรับใช้ในการดูแร่ฟลูออเรสเซนต์ ที่ด้านบนซ้ายเป็นโคมไฟสไตล์ "ไฟฉาย" ขนาดเล็กที่ผลิตแสง UV คลื่นยาวและมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในกระเป๋าได้อย่างง่ายดาย ที่ด้านบนขวาเป็นหลอดไฟคลื่นสั้นขนาดเล็กแบบพกพา หลอดไฟที่ด้านล่างผลิตทั้งแสงคลื่นยาวและคลื่นสั้น หน้าต่างสองบานเป็นฟิลเตอร์กระจกหนาที่กำจัดแสงที่มองเห็นได้ หลอดที่ใหญ่กว่านั้นแข็งแรงพอที่จะใช้ในการถ่ายภาพ ควรสวมแว่นตาหรือแว่นป้องกัน UV เมื่อทำงานกับหลอด UV

โคมไฟสำหรับดูแร่ธาตุเรืองแสง

หลอดไฟที่ใช้ในการค้นหาและศึกษาแร่ธาตุจากหลอดฟลูออเรสเซนต์นั้นแตกต่างจากหลอดอัลตร้าไวโอเล็ต (เรียกว่า "ไฟสีดำ") ที่ขายในร้านค้าแปลกใหม่ โคมไฟเก็บแปลกใหม่ไม่เหมาะสำหรับการศึกษาแร่ด้วยเหตุผลสองประการ: 1) พวกเขาปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตคลื่นยาว (แร่ธาตุเรืองแสงส่วนใหญ่ตอบสนองต่อรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้น); และ 2) พวกมันเปล่งแสงที่มองเห็นได้จำนวนหนึ่งซึ่งรบกวนการสังเกตที่แม่นยำ แต่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับการใช้งานที่แปลกใหม่

หลอดไฟระดับวิทยาศาสตร์นั้นผลิตขึ้นในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ตารางข้างต้นแสดงช่วงความยาวคลื่นที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการศึกษาแร่ฟลูออเรสเซนต์และตัวย่อทั่วไป

หนังสือแนะนำเบื้องต้นเกี่ยวกับแร่ธาตุเรืองแสงสองเล่มคือการรวบรวมแร่ฟลูออเรสเซนต์และโลกแห่งแร่ฟลูออเรสเซนต์โดย Stuart Schneider หนังสือเหล่านี้เขียนด้วยภาษาที่เข้าใจง่ายและแต่ละเล่มมีรูปถ่ายสีที่สวยงามซึ่งแสดงแร่ธาตุเรืองแสงภายใต้แสงปกติและความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงอุลตร้าไวโอเลต เหมาะสำหรับการเรียนรู้เกี่ยวกับแร่ธาตุเรืองแสงและใช้เป็นหนังสืออ้างอิงที่มีค่า

คุณสมบัติการเรืองแสงอื่น ๆ

การเรืองแสงเป็นหนึ่งในคุณสมบัติเรืองแสงหลายอย่างที่แร่อาจแสดง คุณสมบัติการเรืองแสงอื่น ๆ ได้แก่ :

การส่องแสงวาวอย่างฟอสฟอรัส

ในการเรืองแสงอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นด้วยโฟตอนที่เข้ามาจะพุ่งขึ้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและยังคงอยู่ที่นั่นเพียงเสี้ยววินาทีก่อนจะถอยกลับสู่สภาพพื้นดินและเปล่งแสงฟลูออเรสเซนต์ ในการเรืองแสงอิเล็กตรอนจะยังคงอยู่ในสถานะที่น่าตื่นเต้นในการโคจรเป็นเวลานานกว่าก่อนที่จะตกลงมา แร่ธาตุที่มีฟลูออเรสเซนต์จะหยุดส่องแสงเมื่อแหล่งกำเนิดแสงถูกปิด แร่ธาตุที่มีฟอสฟอเรสเซนต์สามารถเรืองแสงได้ในเวลาสั้น ๆ หลังจากที่แหล่งกำเนิดแสงถูกปิด แร่ที่บางครั้งมีฟลูออเรสเซนต์ ได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนต celestite, colemanite, fluorite, sphalerite และ willemite

เทอร์โม

Thermoluminescence คือความสามารถของแร่ธาตุในการปล่อยแสงจำนวนเล็กน้อยเมื่อถูกความร้อน ความร้อนนี้อาจมีอุณหภูมิต่ำถึง 50 ถึง 200 องศาเซลเซียสซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิของแสง อะพาไทต์, แคลไฟต์, คลอโรเฟน, ฟลูออไรต์, lepidolite, scapolite, และเฟลด์สปาร์บางชนิดมีความร้อนเป็นครั้งคราว

TRIBOLUMINESCENCE

แร่ธาตุบางชนิดจะเปล่งแสงเมื่อใช้พลังงานกลกับมัน แร่ธาตุเหล่านี้จะเรืองแสงเมื่อพวกมันถูกกระแทกบดมีรอยขีดข่วนหรือแตก แสงนี้เป็นผลมาจากการถูกพันธะแตกภายในโครงสร้างแร่ ปริมาณแสงที่ปล่อยออกมามีขนาดเล็กมากและจำเป็นต้องมีการสังเกตอย่างระมัดระวังในความมืด แร่ที่บางครั้งแสดง triboluminescence รวมถึง amblygonite, แคลไซต์, ฟลูออไรต์, lepidolite, เพกโตไลต์, ควอตซ์, สไปเซอร์เลอร์และเฟลด์สปาร์บางส่วน