3月30日
晚上8：30
地球一小时
我们也响应号召
为地球熄灯一小时
各位准备好
我要关灯喽
但是
关了灯我怎么欣赏矿物呢
别急
咱还有荧光矿物
来人，上矿
这是天上的星星掉下来了吧
只听说萤石会发光
其他那些都是什么矿呀
这些矿物收集齐了晚上都不用开灯了呢
但是我的萤石怎么不亮呢
是我的打开方式不对吗？
荧光是如何产生的
矿物的发光现象
在很早以前就引起了人们的注意
史前炎帝时期
神农氏有石球之王号称“夜矿”
春秋战国时代的“悬黎”和“垂棘之璧”
其实就是古代传说中的“夜明珠”
▲萤石“夜明珠”
“夜明珠”的发光原理就与荧光矿物相似
都是在外加能量的照射下
能够吸收、储存、传递和转换能量
最终以可见光的形式发射出来
但两者的最大区别是
当外加能量停止激发时
荧光矿物的发光现象即刻消失
称为矿物的“荧光性”
而“夜明珠”的发光现象仍能保持一段时间
称为“磷光性”
具有荧光特性的矿物就是本文的主角
荧光矿物
▲方钠石与钠铁闪石
详细地说
荧光产生的原理是
外加能量会将矿物晶体结构中的外层电子
从基态激发到能量较高的激发态
但有些电子积极性没那么强
就以较低的激发态存在
根据能量最低原理
能量越低越稳定
所以当这些电子回落到较低激发态或基态时
就会发射出光子
如果这两种激发态之间的能量间隔
相当于某种可见光子的能量
就会发射出对应颜色的可见光
▲紫外光照射下的萤石
荧光现象在自然界中还是很常见的
小时候常见的萤火虫
以及乌贼、水母、真菌、细菌等
都会利用自身一些发光细胞的生化反应
发出生物荧光
还有极光也是高层大气中的萤光现象
而矿物的荧光世界更加神秘生动
使我们对其充满向往
▲美国新泽西州Sterling Hill采矿博物馆
荧光的色彩和亮度
荧光性在矿物中是一种较为普通的现象
但并不是所有矿物都能发出荧光
目前为止
全世界已经发现的矿物有5000多种
但具有荧光性的矿物仅200种左右
但大部分荧光矿物
在非荧光状态下并不夺人眼球
甚至和普通的石头一样
例如下面这块
“圣诞方解石”
哪有圣诞的气氛
就是家里的瓷砖嘛
但在短波紫外光的照射下
真正的面目才显露出来
方解石发出红色荧光
硅锌矿发出绿色荧光
红配绿对比强烈
再加上没有荧光的黑色锌铁矿
非常具有圣诞节的氛围
“圣诞方解石”名副其实
那么荧光的颜色是由什么决定的呢
▲硅锌矿在紫外光下的绿色荧光
实验证明
大多数成分纯净的矿物是不发光的
我们看到的荧光矿物所发出的不同颜色的光
是由于矿物中含有的微量杂质元素决定的
它们被称为“激活剂”
大多是过渡金属元素
尤其是稀土元素（镧、铈、镨、钕等）
和一些锕系元素（比如铀）
▲方解石化的蛤蜊化石
以方解石为例
紫外线下发出红色荧光和粉色荧光的
通常含有的杂质是铅和锰
发绿色荧光的
则很可能含有铀杂质
但有的矿物发光与杂质无关
比如只发一种光的白钨矿
世界各地的白钨矿通常在短波紫外线下
都只能发出蓝白色荧光
▲白钨矿的蓝白色荧光
因此，我们可以总结一下
同种矿物在不同形成环境下
可以具有强度不同且颜色多样的荧光
所以，不同地区所出产的同种矿物
常可发生不同颜色的荧光
而不同的矿物也可以有近似的荧光
这种不可预测性
就可以解释为什么大家手里同样的矿物
为什么荧光颜色不同了
▲短波紫外线下的粒硅镁石(黄色)、透辉石(蓝色)和方解石(红色)
矿物荧光的强弱除自身因素外
还和光源有关系
在太阳光下不明显
当暴露在紫外线、X射线或阴极射线下
很多矿物就能发出可见光
紫外光很容易产生，因而比较常用
有些矿物仅仅在波长较短的紫外光下发光
另一些矿物还能在波长较长的红外光下发光
有些在不同的光源下还能发出不一样的光
如下图中这块呈浅粉红色的冰洲石
它在短波紫外光下能发出蓝紫色荧光
在长波紫外光下能发出粉红色的荧光
▲冰洲石及其荧光现象
除了光照
摩擦、加热、加压等方式
也可以激发矿物发出荧光
所以
要想拍摄出最美的矿物晶体
这些知识点都要熟记于心哦
矿物荧光性的应用
这些荧光矿物
可不是随便看看那么简单
在日常的生产生活中可有大用途呢
比如在地质勘探工作中
因为白钨矿和含铀的矿物通常都有萤光性质
于是可以在夜间用手提紫外光灯照射露头
就能查明岩石中是否有这些矿物
石油也能发萤光
因此用紫外光检查钻井带出来的岩屑
就可以鉴定是否有石油存在的可能
▲紫外光在发出绿色荧光的钙铀云母
在生活中常见的应急通道等标识
以及防伪标记、药物示踪等
医学、材料学、航天学、工程学等领域
荧光矿物
都有重大研究价值和成果
▲合成的绿色荧光硫化锌矿物
好啦
今天就先到这里吧
开灯
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