Многие из нас задавались вопросом, достоверно ли мы видим этот мир? Почему помидор красный, и видят ли его красным другие существа? А, может, он вовсе не красный, а синий? И вопросы эти весьма обоснованы. Наука многое объяснила, и мы понимаем, что отраженный от предмета свет, а именно - фотоны, частицы этого света, попадая в наши глаза, несут некую информацию о предмете. Но возможности нашего зрения весьма ограничены, ведь мы воспринимаем отражение света от предмета, а воздух, например, свет не отражает, и мы не способны его видеть. А, может, он вовсе не прозрачный? Наверное, поэтому мы и не видим привидений :))).
Так как на этом канале нас интересуют минералы, то ситуация кажется проще: минералы отражают свет. Но вопрос - какой свет? Свет тоже бывает разный. И сейчас с помощью света мы попробуем по-другому увидеть мир минералов.
Если в темноте включить какую-нибудь цветную лампу (желтую или красную), то предметы вокруг приобретут соответствующий оттенок. Белый же свет, излучаемый солнцем, содержит в себе все известные цвета. В зависимости от состава и материала, какие-то световые частицы предмет поглощает, а другие отражает, приобретая привычную нам расцветку.
Вот так скучно выглядит шахта в горах южной Аризоны при привычном для нас освещении фонаря.
То ли дело, если взглянуть на это же унылое местечко в другом свете...
Прекрасен этот светящийся мир, не правда ли? Вы, скорее всего, уже поняли, что речь пойдет об удивительном явлении - люминисценции. Существует много видов этого феномена, но мы рассмотрим в этой статье виды, применимые к взаимоотношению минералов со светом в восприятии человеческих глаз.
Итак, что же такое люминисценция минералов? Это свечение минералов под влиянием различных видов воздействия (нагревание, рентген, механическое воздействие...) при поглощении веществом энергии с последующим высвобождением ее в виде света.
Нас будет интересовать доступный и, на мой взгляд, интересный тип воздействия - ультрафиолет.
По продолжительности выделяют флюоресценцию минералов, проявляющуюся только в момент воздействия, и фосфоресценцию («послесвечение»), продолжающуюся после прекращения воздействия. Термин флюоресценция произошел от названия минерала флюорит, у которого это свойство было впервые обнаружено, благодаря тому, что иногда ему достаточно обычного солнечного света, чтобы начать свечение.
Цвет свечения зависит от длины волны излучения и может быть разным в коротких и длинных ультрафиолетовых лучах, а также от особенностей самого минерала: наличия примесей в составе или структурных дефектов.
УФ излучение делится на три класса: УФ-А, ближний (длинноволновой) ультрафиолет LW (315-400 нм), УФ-В, средний ультрафиолет MW (280-315 нм), УФ-С, дальний (коротковолновой) ультрафиолет SW (100-200 нм). Маломощные уф-фонарики с длиной волны выше 360 нм безвредны и не требуют защиты глаз при работе. Для наблюдения свечения минералов используют как лампы 365нм, так и источники 300нм и 254нм, работая с которыми, лучше избегать освещения глаз и кожи.
Флюоресценцией обладают многие минералы: кальцит, арагонт, флюорит, циркон, шеелит, алмаз, содалит, шпинель, корунд, виллемит и др.
Способностью накапливать и хранить энергию обладают атомы не всех элементов. Атомы элементов, чьи электроны могут это делать, называются «активаторами». В роли активаторов выступают чаще всего кристаллообразующие и примесные атомы марганца. Именно марганец играет важнейшую роль в проявлении свечения у большинства флюоресцирующих минералов.
Также в роли активатора могут выступать атомы редкоземельных элементов и лантаноидов. Сильнейшим активатором является уран. Но он содержится в минералах часто в таких микроскопических дозах, что не улавливается ни одним дозиметром, и держать такой минерал в руках абсолютно безвредно.
Из наиболее доступных урансодержащих минералов нашей полосы можно назвать кварц и кварцин Старицкого карьера Тверской области. В форме уранил-иона уран в этих образцах является настолько мощным активатором, что его яркое зеленое свечение под УФ заметно практически всегда.
Также интересно наблюдать фосфоресценцию (послесвечение) гипса из Ульяновской области. Сам по себе гипс обычно не флюоресцирует. Но органические примеси, ионы редкоземельных элементов (например, стронция или церия) или дефект кристаллической решетки могут вызывать эффект "пост-свечения". Примеси возбуждаются под воздействием ультрафиолетового света, и когда они возвращаются в исходное состояние, то испускают видимый для нас свет.
Флюоресценция имеет и практическое значение в разных отраслях. Применяют ее в горной промышленности, в геммологии, минералогии, в нефтегазовой отрасли при исследовании кернов и определении зрелости масла, в шахтах для отслеживания рудоносных пород.
А нам люминесценция еще раз напоминает о многогранности и неизведанности нашего мира.
Надеюсь, материал был интересен и полезен. До новых встреч на канале!