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荧光下,这些矿物露出真面目,太酷炫

在紫外线等外来能量的激发下

一些平时毫不起眼的矿石

能发出绚丽的荧光

它们被称为荧光矿物


很少有人知道

荧光矿物的发光原理与“夜明珠”相似

但它们的世界更加神秘生动,多姿多彩

这是一个在可见光下很难看到的缤纷世界



▲ 美国亚利桑那州一座矿山中的荧光岩壁

荧光是如何产生的


天然矿物的发光现象

很早就引起了人们的注意

但直到1955年以后

矿物发光的近代概念才得以确立


简单地说

荧光矿物的发光原理

就是在矿物吸收外界能量后

将其以可见光的形式发射出来


中国古代传说中的“夜明珠”

其发光原理就与荧光矿物相似

两者的最大区别是

当外来能量激发停止时

荧光矿物的发光现象立即消失

而“夜明珠”的发光现象则仍能保持一段时间

这在矿物发光现象的研究中

分别被称为矿物的“荧光性”和“磷光性”


目前为止

全世界已经发现的矿物有5000多种

但具有荧光性的仅200种左右


具体地说,荧光产生的原理是:外加能量将矿物晶体结构中原子或离子的外层电子,从基态激发到能量较高的激发态,如果其间还有另外一些较低激发态存在,那么这些电子落回到那些较低激发态或者基态时,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。



▲ 可见光和紫外线下的萤石

什么决定了荧光的色彩和亮度


荧光矿物所发出的荧光差异

大多是矿物中含有的杂质元素决定的

它们被称为“激活剂”

它们大多是过渡金属元素

而稀土元素(镧、铈、镨、钕等)

和某些锕系元素(比如铀)尤其重要


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


但有的发光又与杂质无关

源于晶体本身,比如白钨矿

世界各地的白钨矿通常在短波紫外线下

都发蓝白色荧光



▲ 油胆水晶中有荧光性的,是它所包裹的原油和沥青。图为长波紫外线照射下的油胆水晶,它的特殊之处在于在不同波段的紫外灯下都会发出荧光。

紫外灯下的“华丽变身”



▲ 标本箱中并不起眼的荧光矿物

放到紫外灯下…



■ 矿物名称:萤石

■ 化学成分:CaF₂

■ 产地:中国


■ (粉)矿物名称:氟硅钙钠石

■ 化学成分:NaCa₂Si₄O₁₀F

■ (绿)矿物名称:霰石

■ 化学成分:CaCO₃

■ 产地:加拿大


■ 化石名称:腹足类化石(被方解石交代)

■ 矿物名称:方解石

■ 化学成分:CaCO₃

■ 产地:中国


■ (红)矿物名称:方解石

■ 化学成分:CaCO₃

■ (黄绿)矿物名称:硅锌矿

■ 化学成分:Zn₂SiO₄

■ 产地:美国

看到这里

还在等什么?

赶快去买根荧光棒

照一照你手中的石头

是否会发出令人惊讶的颜色!

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