歡迎掃碼關(guān)注
當(dāng)前位置：首頁(yè)
- 地質(zhì)文化
- 地學(xué)科普
小小的石頭，迸發(fā)大大的“能量”
熒光是礦物中一種有趣的現(xiàn)象，有些礦物可在受到外界能量激發(fā)時(shí)發(fā)光，激光撤除后，發(fā)光即刻停止，這種發(fā)光現(xiàn)象稱之為熒光。有些熒光礦物在紫外線等不可見(jiàn)光源的照射下能發(fā)出絢麗的熒光，礦物學(xué)家將這種有熒光性的礦物稱為熒光礦物。它們的世界生動(dòng)神秘，這是一個(gè)在可見(jiàn)光下很難看到的多彩繽紛世界。
天然礦物的發(fā)光現(xiàn)象很早就引起了人們的興趣，但直到1955年以后，礦物發(fā)光的近代概念才得以確立，簡(jiǎn)單地說(shuō)，熒光礦物的發(fā)光原理，就是在礦物吸收外界能量后，將其以可見(jiàn)光的形式發(fā)射出來(lái)，中國(guó)古代傳說(shuō)中的“夜明珠”，其發(fā)光原理就與熒光礦物相似，兩者的最大區(qū)別是，當(dāng)外來(lái)能量停止激發(fā)時(shí)，熒光礦物的發(fā)光現(xiàn)象立即消失，而“夜明珠”的發(fā)光現(xiàn)象仍能保持一段時(shí)間，這在礦物發(fā)光現(xiàn)象的研究中，分別被稱為礦物的“熒光性”和“磷光性”，目前為止，全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5000多種礦物，但僅200種左右具有熒光性。
熒光產(chǎn)生的具體原理為:在紫外線等光源的照射下，礦物晶體結(jié)構(gòu)中原子或離子的外層電子，吸收能量后從基態(tài)激發(fā)到能量較高的激發(fā)態(tài)，發(fā)生電位變化而產(chǎn)生的光。礦物內(nèi)部的被激發(fā)發(fā)光的電子稱之為激子。礦物中的激子不同，所發(fā)出的熒光顏色也會(huì)不同，例如方解石發(fā)出紅色熒光，硅鋅礦發(fā)出綠色熒光，螢石發(fā)出藍(lán)紫色熒光。
那又是什么決定了熒光的色彩和亮度呢？熒光礦物的熒光差異大多是礦物中含有的雜質(zhì)元素所決定的，此類元素被稱為“激活劑”，它們大多數(shù)為過(guò)渡金屬元素，而稀土元素（鑭、鈰、鐠、釹等）和某些錒系元素（比如鈾）尤其重要。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)，但有的發(fā)光又與雜質(zhì)無(wú)關(guān)，而是源于晶體本身，比如世界各地的白鎢礦通常在短波紫外線下，都發(fā)藍(lán)白色熒光。
所有的可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光都是一種不同形式的電磁波，它們的差別在于波長(zhǎng)的長(zhǎng)短。人類的肉眼只能看到所有光譜中的一小部分，主要是紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫或它們的不同組合。紅外線的波長(zhǎng)比紅色光的電磁波長(zhǎng)，而紫外線的波長(zhǎng)比紫色光的電磁波短，可見(jiàn)紫色光的波長(zhǎng)為380～450 µm。紫外線通常分為長(zhǎng)波、中波、短波。長(zhǎng)波紫外線波長(zhǎng)為350～380 µm；中波紫外線為300～350 µm；短波紫外線為200～300 µm。
長(zhǎng)波紫外線可使大約15％的熒光礦物產(chǎn)生熒光。中波紫外線也能使一部分礦物發(fā)出熒光，但是由于中波紫外線燈管較難制得，直到近些年才有所好轉(zhuǎn)，因此中波紫外線的熒光現(xiàn)象被關(guān)注不太多。短波紫外線可使大約90％的熒光礦物產(chǎn)生熒光。短波紫外線光源對(duì)人的眼睛有傷害（可能致盲），未成年的使用者應(yīng)在成年人的監(jiān)護(hù)下使用。波長(zhǎng)更短的不可見(jiàn)光，例如X-射線和γ射線等也會(huì)使熒光礦物產(chǎn)生熒光，但X-射線和γ射線的使用比較危險(xiǎn)。