المعادن الفلورية والصخور: تتوهج تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية!

المحتوى

• ما هو الفلورسنت المعدنية؟
• مضان في مزيد من التفاصيل
• كم عدد المعادن الفلورسنت في ضوء الأشعة فوق البنفسجية؟
• فلوريت: الأصل "الفلورسنت المعدنية"
• الجيود الفلورسنت؟
• مصابيح لعرض المعادن الفلورية
• خصائص التلألؤ الأخرى

المعادن الفلورية: واحدة من أكثر المعروضات المتحف إثارة هي غرفة مظلمة مليئة بالصخور الفلورية والمعادن التي تضيء بضوء الأشعة فوق البنفسجية. تتوهج مع مجموعة مذهلة من الألوان النابضة بالحياة - في تناقض حاد مع لون الصخور في ظل ظروف الإضاءة الطبيعية. ينشط ضوء الأشعة فوق البنفسجية هذه المعادن ويسبب لها انبعاث الضوء المرئي مؤقتًا بألوان مختلفة. يُعرف انبعاث الضوء هذا باسم "التألق". تظهر الصورة الرائعة أعلاه مجموعة من المعادن الفلورية. تم إنشاؤه من قبل الدكتور هانز جروب وهو جزء من مجموعة ويكيميديا ​​كومنز. يتم استخدام الصورة هنا بموجب ترخيص المشاع الإبداعي.

مفتاح الفلورسنت المعدنية: هذا المخطط هو مفتاح الصخور الفلورية والمعادن في الصورة الملونة الكبيرة في الجزء العلوي من هذه الصفحة. المعادن الفلورسنت في كل عينة هي: 1. Cerussite ، Barite - المغرب. 2. Scapolite - كندا ؛ 3. Hardystonite (الأزرق) ، الكالسيت (الأحمر) ، Willemite (الأخضر) - نيو جيرسي ؛ 4- الدولوميت - السويد ؛ 5. اداميت - المكسيك. 6. Scheelite - محلية غير معروفة. 7. العقيق - يوتا. 8. التريموليت - نيويورك ؛ 9. ويلميت - نيو جيرسي ؛ 10. الدولوميت - السويد ؛ 11. فلوريت ، كالسيت - سويسرا ؛ 12. كالسيت - رومانيا ؛ 13. الريوليت - محلية غير معروفة ؛ 14. الدولوميت - السويد ؛ 15. ويلميت (الأخضر) ، الكالسيت (الأحمر) ، فرانكلينيت ، رودونيت - نيو جيرسي ؛ 16. يوكريبت - زيمبابوي ؛ 17. كالسيت - المانيا 18. الكالسيت في عقيده septarian - يوتا. 19. فلوريت - انكلترا ؛ 20. كالسيت - السويد ؛ 21. كالسيت ، دولوميت - سردينيا ؛ 22. القطرات - تركيا ؛ 23. Scheelite - محلية غير معروفة ؛ 24. أراغونيت - صقلية ؛ 25 - بينيتويت - كاليفورنيا 26. كوارتز الجيود - ألمانيا ؛ 27. الدولوميت ، خام الحديد - السويد ؛ 28. غير معروف ؛ 29. اكسيد الالمونيوم 30. Powellite - الهند ؛ 31. الهياليت (أوبال) - هنغاريا ؛ 32. فلاسوفيت في Eudyalite - كندا ؛ 33. سبار كالسيت - المكسيك. 34. Manganocalcite؟ - السويد؛ 35. Clinohydrite، Hardystonite، Willemite، Calcite - New Jersey؛ 36. كالسيت - سويسرا ؛ 37. اباتيت ، ديوبسيدي - الولايات المتحدة ؛ 38. دولوستون - السويد ؛ 39. فلوريت - إنجلترا ؛ 40. منجانوكالسيت - بيرو ؛ 41. Hemimorphite مع Sphalerite في gangue - ألمانيا ؛ 42. غير معروف ؛ 43. غير معروف ؛ 44. غير معروف ؛ 45. دولوميت - السويد ؛ 46. ​​العقيق - محلية غير معروفة ؛ 47 ويلميت ، كالسيت - نيو جيرسي. أنتجت هذه الصورة الدكتور هانس جروب وهي جزء من مجموعة ويكيميديا ​​كومنز. يتم استخدامه هنا بموجب ترخيص المشاع الإبداعي.

ما هو الفلورسنت المعدنية؟

جميع المعادن لديها القدرة على عكس الضوء. هذا ما يجعلها مرئية للعين البشرية. بعض المعادن لها خاصية مادية مثيرة للاهتمام تعرف باسم "التألق". هذه المعادن لديها القدرة على امتصاص كمية صغيرة من الضوء بشكل مؤقت وإطلاق سراح فوري في وقت لاحق كمية صغيرة من الضوء بطول موجة مختلفة. هذا التغيير في الطول الموجي يسبب تغيير لون مؤقت للمعادن في عين المراقب البشري.

يكون التغير اللوني للمعادن الفلورية أكثر إثارة عندما تكون مضاءة في الظلام بواسطة الأشعة فوق البنفسجية (غير المرئية للبشر) وتطلق الضوء المرئي. الصورة أعلاه هي مثال على هذه الظاهرة.

كيف يعمل مضان: رسم بياني يوضح كيفية تفاعل الفوتونات والإلكترونات لإنتاج ظاهرة التألق.

مضان في مزيد من التفاصيل

يحدث الإسفار في المعادن عندما تضيء عينة بأطوال موجية محددة من الضوء. الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، والأشعة السينية ، والأشعة الكاثودية هي الأنواع النموذجية للضوء التي تؤدي إلى التألق. هذه الأنواع من الضوء لديها القدرة على إثارة الإلكترونات الحساسة داخل التركيب الذري للمعادن. تقفز هذه الإلكترونات المُثارة مؤقتًا إلى مدار مداري أعلى داخل الهيكل الذري للمعادن. عندما تتراجع تلك الإلكترونات إلى مدارها الأصلي ، يتم إطلاق كمية صغيرة من الطاقة في شكل ضوء. يعرف هذا الإصدار من الضوء باسم التألق.

غالبًا ما يختلف الطول الموجي للضوء المنطلق من معادن الفلورسنت اختلافًا واضحًا عن الطول الموجي للضوء الساقط. هذا ينتج تغييرا ملحوظا في لون المعدن. يستمر هذا "التوهج" طالما أن المعدن مضاء بنور الطول الموجي المناسب.

كم عدد المعادن الفلورسنت في ضوء الأشعة فوق البنفسجية؟

معظم المعادن ليس لديها مضان ملحوظ. حوالي 15 ٪ فقط من المعادن لديها مضان مرئي للناس ، وبعض العينات من تلك المعادن لن تتألق. يحدث الإسفار عادة عندما تكون الشوائب المحددة المعروفة باسم "المنشطات" موجودة داخل المعدن. هذه المنشطات هي عادة كاتيونات من المعادن مثل: التنجستين ، الموليبدينوم ، الرصاص ، البورون ، التيتانيوم ، المنغنيز ، اليورانيوم ، والكروم. من المعروف أيضًا أن العناصر الأرضية النادرة مثل اليوروبيوم والتيربيوم والديسبروسيوم والإيتريوم تسهم في ظاهرة التألق. يمكن أن يحدث الإسفار أيضًا بسبب العيوب الهيكلية البلورية أو الشوائب العضوية.

بالإضافة إلى الشوائب "المنشط" ، فإن بعض الشوائب لها تأثير مثبط على التألق. إذا كان الحديد أو النحاس موجودًا كشوائب ، فيمكنهما تقليل أو إزالة التألق. علاوة على ذلك ، إذا كان معدن المنشط موجودًا بكميات كبيرة ، فإن ذلك يمكن أن يقلل من تأثير التألق.

معظم المعادن تتألق بلون واحد. المعادن الأخرى لها ألوان متعددة من التألق. من المعروف أن الكالسيت يضيء باللون الأحمر والأزرق والأبيض والوردي والأخضر والبرتقالي. من المعروف أن بعض المعادن تظهر ألوان متعددة من التألق في عينة واحدة. يمكن أن تكون هذه المعادن النطاقات التي تظهر عدة مراحل من النمو من الحلول الأم مع التراكيب المتغيرة. العديد من المعادن تتألق بلون واحد تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية على الموجة القصيرة ولون آخر تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية على الموجة الطويلة.

فلوريت: تعثر عينات فلوريت المصقول في ضوء طبيعي (أعلى) وتحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية على الموجة القصيرة (أسفل). يبدو أن الإسفار مرتبط بتركيبة اللون والرباط للمعادن في الضوء العادي ، والتي يمكن أن تكون ذات صلة بتركيبها الكيميائي.

فلوريت: الأصل "الفلورسنت المعدنية"

كان جورج غابرييل ستوكس في عام 1852 من أوائل الأشخاص الذين لاحظوا التألق في المعادن ، وأشار إلى قدرة الفلوريت على إنتاج توهج أزرق عندما يضيء بضوء غير مرئي "يتجاوز الطرف البنفسجي من الطيف." ودعا هذه الظاهرة "مضان" بعد الفلوريت المعدنية. اكتسب الاسم قبولًا واسعًا في علم المعادن وعلم الأحجار الكريمة وعلم الأحياء والبصريات والإضاءة التجارية والعديد من المجالات الأخرى.

تحتوي العديد من عينات فلوريت على مضان قوي بما فيه الكفاية بحيث يمكن للمراقب أخذها للخارج ، وإمساكها بأشعة الشمس ، ثم نقلها إلى الظل ورؤية تغيير اللون. فقط عدد قليل من المعادن لديها هذا المستوى من مضان. يضيء الفلوريت عادة لونًا أزرق بنفسجي تحت ضوء الموجة القصيرة والموجة الطويلة. ومن المعروف أن بعض العينات توهج كريم أو اللون الأبيض. العديد من العينات لا تتألق. ويعتقد أن الإسفار في فلوريت هو سبب وجود الإيتريوم ، اليوروبيوم ، السماريوم أو المواد العضوية كمنشط.

الجيود Dugway الفلورسنت: تحتوي العديد من الجيود Dugway على معادن الفلورسنت وتنتج شاشة عرض مذهلة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية! عينة وصور من متجر SpiritRock.

الجيود الفلورسنت؟

قد تتفاجأ عندما تعلم أن بعض الأشخاص قد عثروا على الجيود مع المعادن الفلورية في الداخل. بعض من الجيود Dugway ، وجدت بالقرب من مجتمع Dugway ، ولاية يوتا ، تصطف مع العقيق الذي ينتج مضان الجير الأخضر الناجم عن كميات ضئيلة من اليورانيوم.

الجيود Dugway مدهشة لسبب آخر. لقد تشكلت قبل عدة ملايين من السنين في جيوب الغاز لسرير الريوليت. ثم ، قبل حوالي 20،000 سنة ، تآكلت بسبب موجة الأمواج على طول الخط الساحلي لبحيرة جليدية ونقلوا عدة أميال إلى حيث جاءوا في نهاية المطاف للراحة في رواسب البحيرة. اليوم ، يقوم الناس بحفرها وإضافتها إلى مجموعات الجيود والمعادن الفلورية.

مصابيح الأشعة فوق البنفسجية: ثلاثة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية الهاوي تستخدم لعرض الفلورسنت المعدنية. في أعلى اليسار ، يوجد مصباح صغير على شكل "مصباح يدوي" ينتج ضوء الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة وهو صغير بما يكفي لتناسب بسهولة في الجيب. في أعلى اليمين يوجد مصباح صغير محمول على الموجة القصيرة. المصباح الموجود في الأسفل ينتج كلاً من الضوء الموجي والقصير. والنوافذ هما مرشحات زجاجية سميكة تقضي على الضوء المرئي. المصباح الأكبر قوي بما يكفي لاستخدامه في التقاط الصور. يجب ارتداء النظارات أو النظارات الواقية من الأشعة فوق البنفسجية دائمًا عند العمل باستخدام مصباح UV.

مصابيح لعرض المعادن الفلورية

تختلف المصابيح المستخدمة لتحديد ودراسة معادن الفلورسنت عن المصابيح فوق البنفسجية (التي تسمى "الأنوار السوداء") التي تباع في المتاجر الحديثة. مصابيح متجر الجدة ليست مناسبة للدراسات المعدنية لسببين: 1) تنبعث منها ضوء الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة (معظم المعادن الفلورية تستجيب للأشعة فوق البنفسجية على الموجة القصيرة) ؛ و 2) تنبعث منها كمية كبيرة من الضوء المرئي الذي يتداخل مع مراقبة دقيقة ، ولكن ليست مشكلة للاستخدام الجدة.

يتم إنتاج المصابيح العلمية في مجموعة متنوعة من الأطوال الموجية المختلفة. يسرد الجدول أعلاه نطاقات الطول الموجي التي تُستخدم غالبًا للدراسات الفلورية الفلزية واختصاراتها الشائعة.

كتابان تمهيديان ممتازان عن المعادن الفلورية هما: جمع المعادن الفلورية وعالم المعادن الفلورية ، من تأليف ستيوارت شنايدر. هذه الكتب مكتوبة بلغة سهلة الفهم ، ولكل منها مجموعة رائعة من الصور الملونة التي تظهر معادن الفلورسنت تحت الضوء الطبيعي وأطوال موجية مختلفة من الضوء فوق البنفسجي. فهي رائعة للتعلم عن المعادن الفلورية وتكون بمثابة كتب مرجعية قيمة.

خصائص التلألؤ الأخرى

يعد الإسفار أحد خصائص التلألؤ العديدة التي قد تظهرها المعادن. تشمل خصائص التلألؤ الأخرى:

التفسفر الوميض الفوسفوري

في التألق ، تقفز الإلكترونات التي تحفزها الفوتونات الواردة إلى مستوى طاقة أعلى وتبقى هناك لجزء صغير جدًا من الثانية قبل أن تعود إلى حالة الأرض وتصدر ضوء الفلورسنت. في التفسفر ، تبقى الإلكترونات في الحالة المدارية المثارة لفترة أطول من الوقت قبل السقوط. المعادن مع مضان تتوقف متوهجة عندما يتم إيقاف تشغيل مصدر الضوء. يمكن للمعادن مع الفسفور توهج لفترة وجيزة بعد إيقاف تشغيل مصدر الضوء. المعادن التي تكون في بعض الأحيان الفوسفور تشمل الكالسيت ، السيليتيت ، كولمانيت ، فلوريت ، سبالريت ، وويلميت.

الحرارى

تعتبر الإضاءة الحرارية قدرة المعدن على إصدار كمية صغيرة من الضوء عند تسخينه. قد يكون هذا التسخين عند درجات حرارة منخفضة تتراوح من 50 إلى 200 درجة مئوية - أقل بكثير من درجة حرارة الإنارة. الأباتيت ، الكالسيت ، الكلوروفان ، الفلوريت ، الليبيدوليت ، السكابوليت ، وبعض الفلسبار هي أحيانًا عبارة عن لامع حراري.

معان احتكاكي

سوف تصدر بعض المعادن الضوء عندما يتم استخدام الطاقة الميكانيكية لهم. تتوهج هذه المعادن عندما يتم ضربها أو سحقها أو خدشها أو كسرها. هذا الضوء هو نتيجة لكسر الروابط داخل الهيكل المعدني. كمية الضوء المنبعثة صغيرة جدًا ، وغالبًا ما تكون الملاحظة الدقيقة في الظلام مطلوبة. المعادن التي تظهر في بعض الأحيان تريبولوميني تشمل أمبوليجونيت ، كالسيت ، فلوريت ، لبيدوليت ، بيكتوليت ، كوارتز ، سبالرييت ، وبعض الفلسبار.