矿物的发光现象

在很早以前就引起了人们的注意

史前炎帝时期

神农氏有石球之王号称“ 夜矿 ”

春秋战国时代的“ 悬黎 ”和“ 垂棘之璧 ”

其实就是古代传说中的“夜明珠”

“夜明珠”的发光原理就与荧光矿物相似

都是在外加能量的照射下

能够吸收、储存、传递和转换能量

最终以可见光的形式发射出来

但两者的最大区别是

当外加能量停止激发时

荧光矿物的发光现象即刻消失

称为矿物的“ 荧光性 ”

而“夜明珠”的发光现象仍能保持一段时间

称为“ 磷光性 ”

具有荧光特性的矿物就是本文的主角

荧光矿物

荧光产生的原理是

外加能量会将矿物晶体结构中的外层电子

从 基态 激发到能量较高的 激发态

但有些电子积极性没那么强

就以较低的激发态存在

根据能量最低原理

能量越低越稳定

所以当这些电子回落到较低激发态或基态时

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

荧光现象在自然界中还是很常见的

小时候常见的萤火虫

以及乌贼、水母、真菌、细菌等

都会利用自身一些发光细胞的生化反应

发出 生物荧光

还有极光也是高层大气中的萤光现象

而矿物的荧光世界更加神秘生动

使我们对其充满向往

荧光性在矿物中是一种较为普通的现象

但并不是所有矿物都能发出荧光

目前为止

全世界已经发现的矿物有5000多种

但具有荧光性的矿物仅 200种 左右

但大部分荧光矿物

在非荧光状态下并不夺人眼球

甚至和普通的石头一样

例如下面这块

“ 圣诞方解石 ”

哪有圣诞的气氛

就是家里的瓷砖嘛

但在短波紫外光的照射下

真正的面目才显露出来

方解石发出红色荧光

硅锌矿发出绿色荧光

红配绿对比强烈

再加上没有荧光的黑色锌铁矿

非常具有圣诞节的氛围

“圣诞方解石”名副其实

那么荧光的颜色是由什么决定的呢

实验证明

大多数成分纯净的矿物是不发光的

我们看到的荧光矿物所发出的不同颜色的光

是由于矿物中含有的 微量杂质元素 决定的

它们被称为“ 激活剂 ”

大多是过渡金属元素

尤其是稀土元素（镧、铈、镨、钕等）

和一些锕系元素（比如铀）

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

但有的矿物发光与杂质无关

比如只发一种光的白钨矿

世界各地的白钨矿通常在短波紫外线下

都只能发出蓝白色荧光

因此，我们可以总结一下

同种矿物在不同形成环境下

可以具有强度不同且颜色多样的荧光

所以，不同地区所出产的同种矿物

常可发生不同颜色的荧光

而不同的矿物也可以有近似的荧光

这种 不可预测性

就可以解释为什么大家手里同样的矿物

为什么荧光颜色不同了

短波紫外线下的粒硅镁石(黄色)、透辉石(蓝色)和方解石(红色)

矿物荧光的强弱除自身因素外

还和 光源 有关系

在太阳光下不明显

当暴露在紫外线、X射线或阴极射线下

很多矿物就能发出可见光

紫外光很容易产生，因而比较常用

有些矿物仅仅在波长较短的紫外光下发光

另一些矿物还能在波长较长的红外光下发光

有些在不同的光源下还能发出不一样的光

如下图中这块呈浅粉红色的冰洲石

它在短波紫外光下能发出蓝紫色荧光

在长波紫外光下能发出粉红色的荧光

除了光照

摩擦、加热、加压等方式

也可以激发矿物发出荧光

所以

要想拍摄出最美的矿物晶体

这些知识点都要熟记于心哦

这些荧光矿物

可不是随便看看那么简单

在日常的生产生活中可有大用途呢

比如在地质勘探工作中

因为白钨矿和含铀的矿物通常都有萤光性质

于是可以在夜间用手提紫外光灯照射露头

就能查明岩石中是否有这些矿物

石油也能发萤光

因此用紫外光检查钻井带出来的岩屑

就可以鉴定是否有石油存在的可能

在生活中常见的应急通道等标识

以及防伪标记、药物示踪等

医学、材料学、航天学、工程学等领域

荧光矿物

都有重大研究价值和成果

内容转载：中国湖南国际矿物宝石博览会 

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