3月30日
晚上8：30
地球一小時
我們也響應(yīng)號召
為地球熄燈一小時
各位準(zhǔn)備好
我要關(guān)燈嘍
但是
關(guān)了燈我怎么欣賞礦物呢
別急
咱還有熒光礦物
來人，上礦
這是天上的星星掉下來了吧
只聽說螢石會發(fā)光
其他那些都是什么礦呀
這些礦物收集齊了晚上都不用開燈了呢
但是我的螢石怎么不亮呢
是我的打開方式不對嗎？
礦物的發(fā)光現(xiàn)象
在很早以前就引起了人們的注意
史前炎帝時期
神農(nóng)氏有石球之王號稱“夜礦”
春秋戰(zhàn)國時代的“懸黎”和“垂棘之璧”
其實(shí)就是古代傳說中的“夜明珠”
▲螢石“夜明珠”
“夜明珠”的發(fā)光原理就與熒光礦物相似
都是在外加能量的照射下
能夠吸收、儲存、傳遞和轉(zhuǎn)換能量
最終以可見光的形式發(fā)射出來
但兩者的最大區(qū)別是
當(dāng)外加能量停止激發(fā)時
熒光礦物的發(fā)光現(xiàn)象即刻消失
稱為礦物的“熒光性”
而“夜明珠”的發(fā)光現(xiàn)象仍能保持一段時間
稱為“磷光性”
具有熒光特性的礦物就是本文的主角
熒光礦物
▲方鈉石與鈉鐵閃石
詳細(xì)地說
熒光產(chǎn)生的原理是
外加能量會將礦物晶體結(jié)構(gòu)中的外層電子
從基態(tài)激發(fā)到能量較高的激發(fā)態(tài)
但有些電子積極性沒那么強(qiáng)
就以較低的激發(fā)態(tài)存在
根據(jù)能量最低原理
能量越低越穩(wěn)定
所以當(dāng)這些電子回落到較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)時
就會發(fā)射出光子
如果這兩種激發(fā)態(tài)之間的能量間隔
相當(dāng)于某種可見光子的能量
就會發(fā)射出對應(yīng)顏色的可見光
▲紫外光照射下的螢石
熒光現(xiàn)象在自然界中還是很常見的
小時候常見的螢火蟲
以及烏賊、水母、真菌、細(xì)菌等
都會利用自身一些發(fā)光細(xì)胞的生化反應(yīng)
發(fā)出生物熒光
還有極光也是高層大氣中的螢光現(xiàn)象
而礦物的熒光世界更加神秘生動
使我們對其充滿向往
▲美國新澤西州Sterling Hill采礦博物館
熒光性在礦物中是一種較為普通的現(xiàn)象
但并不是所有礦物都能發(fā)出熒光
目前為止
全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦物有5000多種
但具有熒光性的礦物僅200種左右
但大部分熒光礦物
在非熒光狀態(tài)下并不奪人眼球
甚至和普通的石頭一樣
例如下面這塊
“圣誕方解石”
哪有圣誕的氣氛
就是家里的瓷磚嘛
但在短波紫外光的照射下
真正的面目才顯露出來
方解石發(fā)出紅色熒光
硅鋅礦發(fā)出綠色熒光
紅配綠對比強(qiáng)烈
再加上沒有熒光的黑色鋅鐵礦
非常具有圣誕節(jié)的氛圍
“圣誕方解石”名副其實(shí)
那么熒光的顏色是由什么決定的呢
▲硅鋅礦在紫外光下的綠色熒光
實(shí)驗證明
大多數(shù)成分純凈的礦物是不發(fā)光的
我們看到的熒光礦物所發(fā)出的不同顏色的光
是由于礦物中含有的微量雜質(zhì)元素決定的
它們被稱為“激活劑”
大多是過渡金屬元素
尤其是稀土元素（鑭、鈰、鐠、釹等）
和一些錒系元素（比如鈾）
▲方解石化的蛤蜊化石
以方解石為例
紫外線下發(fā)出紅色熒光和粉色熒光的
通常含有的雜質(zhì)是鉛和錳
發(fā)綠色熒光的
則很可能含有鈾雜質(zhì)
但有的礦物發(fā)光與雜質(zhì)無關(guān)
比如只發(fā)一種光的白鎢礦
世界各地的白鎢礦通常在短波紫外線下
都只能發(fā)出藍(lán)白色熒光
▲白鎢礦的藍(lán)白色熒光
因此，我們可以總結(jié)一下
同種礦物在不同形成環(huán)境下
可以具有強(qiáng)度不同且顏色多樣的熒光
所以，不同地區(qū)所出產(chǎn)的同種礦物
常可發(fā)生不同顏色的熒光
而不同的礦物也可以有近似的熒光
這種不可預(yù)測性
就可以解釋為什么大家手里同樣的礦物
為什么熒光顏色不同了
▲短波紫外線下的粒硅鎂石(黃色)、透輝石(藍(lán)色)和方解石(紅色)
礦物熒光的強(qiáng)弱除自身因素外
還和光源有關(guān)系
在太陽光下不明顯
當(dāng)暴露在紫外線、X射線或陰極射線下
很多礦物就能發(fā)出可見光
紫外光很容易產(chǎn)生，因而比較常用
有些礦物僅僅在波長較短的紫外光下發(fā)光
另一些礦物還能在波長較長的紅外光下發(fā)光
有些在不同的光源下還能發(fā)出不一樣的光
如下圖中這塊呈淺粉紅色的冰洲石
它在短波紫外光下能發(fā)出藍(lán)紫色熒光
在長波紫外光下能發(fā)出粉紅色的熒光
▲冰洲石及其熒光現(xiàn)象
除了光照
摩擦、加熱、加壓等方式
也可以激發(fā)礦物發(fā)出熒光
所以
要想拍攝出最美的礦物晶體
這些知識點(diǎn)都要熟記于心哦
這些熒光礦物
可不是隨便看看那么簡單
在日常的生產(chǎn)生活中可有大用途呢
比如在地質(zhì)勘探工作中
因為白鎢礦和含鈾的礦物通常都有螢光性質(zhì)
于是可以在夜間用手提紫外光燈照射露頭
就能查明巖石中是否有這些礦物
石油也能發(fā)螢光
因此用紫外光檢查鉆井帶出來的巖屑
就可以鑒定是否有石油存在的可能
▲紫外光在發(fā)出綠色熒光的鈣鈾云母
在生活中常見的應(yīng)急通道等標(biāo)識
以及防偽標(biāo)記、藥物示蹤等
醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、航天學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域
熒光礦物
都有重大研究價值和成果
▲合成的綠色熒光硫化鋅礦物
好啦
今天就先到這里吧
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