Content
- Què és un Mineral Fluorescent?
- Fluorescència en més detall
- Quants minerals fluoresixen a la llum ultraviolada?
- Fluorita: El "Mineral Fluorescent" Original
- Geodes fluorescents?
- Llums per a la visualització de minerals fluorescents
- Altres propietats de luminiscència
Minerals fluorescents: Una de les mostres més espectaculars del museu és una sala fosca plena de roques fluorescents i minerals il·luminats amb llum ultraviolada. Brillen amb una sorprenent gamma de colors vibrants, en contrast fort amb el color de les roques en condicions d’il·luminació normal. La llum ultraviolada activa aquests minerals i fa que emetin temporalment llum visible de diversos colors. Aquesta emissió de llum es coneix com a "fluorescència". La meravellosa fotografia de dalt mostra una col·lecció de minerals fluorescents. Va ser creat pel doctor Hannes Grobe i forma part de la col·lecció Wikimedia Commons. La foto s'utilitza aquí sota una llicència Creative Commons.
Clau mineral fluorescent: Aquest esbós és una clau per a les roques i minerals fluorescents de la imatge a gran color de la part superior d'aquesta pàgina. Els minerals fluorescents de cada exemplar són: 1. Cerussita, barita - Marroc; 2. Scapolite - Canadà; 3. Hardystonite (blau), calcita (vermell), Willemite (verd) - Nova Jersey; 4. Dolomita - Suècia; 5. Adamita - Mèxic; 6. Scheelite - localitat desconeguda; 7. Àgata - Utah; 8. Tremolita - Nova York; 9. Willemite - Nova Jersey; 10. Dolomita - Suècia; 11. Fluorita, calcita - Suïssa; 12. Calcita - Romania; 13. Rolitol: localitat desconeguda; 14. Dolomita - Suècia; 15. Willemita (verd), Calcita (vermell), Franklinite, Rodonita - Nova Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcita - Alemanya; 18. Calcita en un nòdul sertarià - Utah; 19. Fluorita - Anglaterra; 20. Calcita - Suècia; 21. Calcita, Dolomita - Sardenya; 22. Dripstones - Turquia; 23. Scheelite - localitat desconeguda; 24. Aragonès - Sicília; 25. Benitoite - Califòrnia; 26. Geode de quars - Alemanya; 27. Dolomita, mineral de ferro - Suècia; 28. Desconegut; 29. Corundum sintètic; 30. Powellite - Índia; 31. Hialita (opal) - Hongria; 32. Vlasovita a Eudyalita - Canadà; 33. Spar Calcite - Mèxic; 34. Manganocalcite? - Suècia; 35. Clinohidrita, Hardystonite, Willemite, Calcite - Nova Jersey; 36. Calcite - Suïssa; 37. Apatite, Diopside - Estats Units; 38. Dolostone - Suècia; 39. Fluorita - Anglaterra; 40. Manganocalcite - Perú; 41. Hemimorfita amb eshalerita a la ganga - Alemanya; 42. Desconegut; 43. Desconegut; 44. Desconegut; 45. Dolomita - Suècia; 46. Calcedònia: localitat desconeguda; 47 Willemite, Calcite - Nova Jersey. Aquesta imatge ha estat produïda pel doctor Hannes Grobe i forma part de la col·lecció Wikimedia Commons. S'utilitza aquí sota una llicència Creative Commons.
Què és un Mineral Fluorescent?
Tots els minerals tenen la capacitat de reflectir la llum. Això és el que els fa visibles a l’ull humà. Alguns minerals tenen una interessant propietat física coneguda com "fluorescència". Aquests minerals tenen la capacitat d’absorbir temporalment una petita quantitat de llum i un instant després alliberen una petita quantitat de llum d’una longitud d’ona diferent. Aquest canvi de longitud d’ona provoca un canvi temporal de color del mineral a l’ull d’un observador humà.
El canvi de color dels minerals fluorescents és més espectacular quan estan il·luminats a les tenebres per la llum ultraviolada (que no és visible per als humans) i alliberen llum visible. La fotografia de dalt és un exemple d’aquest fenomen.
Com funciona la fluorescència: Diagrama que mostra com interactuen fotons i electrons per produir el fenomen de fluorescència.
Fluorescència en més detall
La fluorescència dels minerals es produeix quan un exemplar està il·luminat amb longituds d’ona específiques de la llum. La llum ultraviolada, els raigs X i els raigs catòdics són els tipus de llum típics que desencadenen fluorescència. Aquests tipus de llum tenen la capacitat d’excitar electrons susceptibles dins de l’estructura atòmica del mineral. Aquests electrons excitats passen temporalment a un orbital més alt dins de l'estructura atòmica dels minerals. Quan aquests electrons cauen al seu orbital original, una petita quantitat d’energia s’allibera en forma de llum. Aquest alliberament de llum es coneix com a fluorescència.
La longitud d’ona de la llum alliberada d’un mineral fluorescent sovint és ben diferent de la longitud d’ona de la llum incidente. Això produeix un canvi visible del color del mineral. Aquest "resplendor" continua mentre el mineral s'il·lumini amb llum de la longitud d'ona adequada.
Quants minerals fluoresixen a la llum ultraviolada?
La majoria de minerals no presenten una fluorescència notable. Només al voltant del 15% dels minerals tenen una fluorescència visible per a les persones, i alguns exemplars d'aquests minerals no fluoraran. La fluorescència sol produir-se quan hi ha impureses específiques conegudes com a “activadors” dins del mineral. Aquests activadors són típicament cations de metalls com ara: tungstè, molibdè, plom, bor, titani, manganès, urani i crom. També es coneixen elements de terres rares com ara europium, terbi, disprosium i itri per contribuir al fenomen de la fluorescència. La fluorescència també pot ser causada per defectes estructurals de cristall o impureses orgàniques.
A més de les impureses "activadores", algunes impureses tenen un efecte amortidor en la fluorescència. Si hi ha ferro o coure com a impureses, poden reduir o eliminar la fluorescència. A més, si el mineral activador està present en grans quantitats, això pot reduir l'efecte fluorescència.
La majoria de minerals fluoren un sol color. Altres minerals tenen múltiples colors de fluorescència. Se sap que la calcita fluorescenta el vermell, el blau, el blanc, el rosa, el verd i el taronja. Es coneix que alguns minerals presenten múltiples colors de fluorescència en un sol exemplar. Aquests poden ser minerals en bandes que presenten diverses etapes de creixement a partir de solucions pares amb composicions canviants. Molts minerals fluoren un color sota la llum UV d'ona curta i un altre sota la llum ultraviolada d'ona llarga.
Fluorita: Exemplars de fluorit en polsat en llum normal (a la part superior) i sota llum ultraviolada d'ona curta (a la part inferior). La fluorescència sembla estar relacionada amb el color i l'estructura de bandes dels minerals a la llum clara, cosa que podria estar relacionada amb la seva composició química.
Fluorita: El "Mineral Fluorescent" Original
Un dels primers a observar la fluorescència en minerals va ser George Gabriel Stokes el 1852. Va assenyalar la capacitat de la fluorita per produir una resplendor blava quan s’il·lumina amb llum invisible "més enllà de l’extrem violeta de l’espectre". Aquest fenomen el va anomenar "fluorescència" després de la fluorita mineral. El nom ha obtingut una àmplia acceptació en mineralogia, gemologia, biologia, òptica, il·luminació comercial i molts altres camps.
Molts exemplars de fluorita tenen una fluorescència prou forta que l'observador els pot treure a fora, retenir-los a la llum del sol, després moure'ls a l'ombra i veure un canvi de color. Només uns quants minerals tenen aquest nivell de fluorescència. La fluorita brilla normalment en un color blau-violeta sota llum d'ona curta i d'ona llarga. Es coneixen alguns exemplars per lluir una crema o un color blanc. Molts exemplars no fluoren. Es creu que la fluorescència en fluoror és causada per la presència de títric, europium, samari o matèria orgànica com a activadors.
Geode fluorescent Dugway: Molts geodes de Dugway contenen minerals fluorescents i produeixen una pantalla espectacular sota la llum ultraviolada. Exemplar i fotos de SpiritRock Shop.
Geodes fluorescents?
Us hauria sorprès saber que algunes persones han trobat geodes amb minerals fluorescents al seu interior. Algunes de les geodes de Dugway, que es troben a prop de la comunitat de Dugway, Utah, estan revestides de calcedònia que produeix una fluorescència de color verd calç causada per rastrejades d’urani.
Les geodes de Dugway són sorprenents per un altre motiu. Es van formar fa diversos milions d’anys a les butxaques de gas d’un llit de riolita. Aleshores, fa uns 20.000 anys, van ser erosionats per l’acció d’ones al llarg de la línia de costa d’un llac glacial i van transportar diversos quilòmetres fins on finalment van arribar a descansar en sediments del llac. Avui, la gent les excava i les afegeix a les col·leccions de geodes i fluorescents minerals.
Llums UV: Tres làmpades ultraviolades de qualitat hobbyist utilitzades per a la visualització fluorescent de minerals. A la part superior esquerra hi ha una petita làmpada d'estil "llanterna" que produeix llum ultraviolada d'ona llarga i és prou petita per encaixar fàcilment a la butxaca. A la part superior dreta hi ha una petita làmpada portàtil d’ona curta. La làmpada a la part inferior produeix llum d'ona llarga i d'ona curta. Les dues finestres són filtres de vidre gruixuts que eliminen la llum visible. La làmpada més gran és prou forta com per utilitzar-se en la presa de fotografies. Sempre s’ha de dur ulleres o ulleres bloquejants amb raigs UV.
Llums per a la visualització de minerals fluorescents
Les làmpades utilitzades per localitzar i estudiar minerals fluorescents són molt diferents de les làmpades ultraviolades (anomenades "llums negres") que es venen a les botigues de novetats. Les novetats de les botigues no són adequades per a estudis sobre minerals per dues raons: 1) emeten llum ultraviolada d’ona llarga (la majoria de minerals fluorescents responen a ultraviolats d’ona curta); i, 2) emeten una quantitat important de llum visible que interfereix en una observació precisa, però no és un problema per a l'ús de novetat.
Els llums de qualitat científica es fabriquen en diferents longituds d'ona diferents. La taula anterior mostra els intervals de longitud d’ona que s’utilitzen més sovint per a estudis sobre minerals fluorescents i les seves abreviatures habituals.
Dos excel·lents llibres d’introducció sobre minerals fluorescents són: Collecting Minerals Fluorescents i The World of Fluorescent Minerals, tots dos d’Starart Schneider. Aquests llibres estan escrits en un llenguatge fàcil d’entendre i cadascun d’ells té una fantàstica col·lecció de fotografies en color que mostren minerals fluorescents sota llum normal i diferents longituds d’ona de llum ultraviolada. Són excel·lents per aprendre sobre minerals fluorescents i serveixen com a llibres de referència valuosos.
Altres propietats de luminiscència
La fluorescència és una de les diverses propietats de luminiscència que pot presentar un mineral. Altres propietats de luminiscència inclouen:
FOSFORESCÈNCIAEn fluorescència, els electrons excitats pels fotons entrants salten a un nivell d’energia més elevat i es mantenen allà durant una mínima fracció de segon abans de tornar a sortir al estat fonamental i emetre llum fluorescent. En fosforescència, els electrons es mantenen en estat excitat orbital durant un major temps abans de caure. Els minerals amb fluorescència deixen de brillar quan s’apaga la font de llum. Els minerals amb fosforescència poden brillar durant un breu temps després d'apagar la font de llum. Els minerals que de vegades són fosforescents inclouen calcita, celestita, colemanita, fluorita, eshalerita i willemita.
TERMOLUMINESCÈNCIALa termoluminescència és la capacitat d’un mineral d’emetre una petita quantitat de llum en ser escalfat. Aquesta calefacció pot estar a temperatures tan baixes com 50 a 200 graus centígrads, molt inferior a la temperatura d’incandescència. Apatita, calcita, clorofà, fluorita, lepidolita, scapolita i alguns feldespars són ocasionalment termoluminiscents.
TRIBOLUMINESCÈNCIAAlguns minerals emetran llum quan se’ls aplica energia mecànica. Aquests minerals brillen quan són colpejats, aixafats, esgarrapats o trencats. Aquesta llum és el resultat de la ruptura d’enllaços dins de l’estructura mineral. La quantitat de llum emesa és molt petita, i sovint cal fer una observació acurada a les fosques. Els minerals que de vegades presenten triboluminescència inclouen amblygonite, calcita, fluorita, lepidolita, pectolita, quars, eshalerita i alguns feldspats.