Contenuto
- Che cos'è un minerale fluorescente?
- Fluorescenza in modo più dettagliato
- Quanti minerali fluorescono alla luce UV?
- Fluorite: l'originale "Fluorescent Mineral"
- Geodi fluorescenti?
- Lampade per la visualizzazione di minerali fluorescenti
- Altre proprietà di luminescenza
Minerali fluorescenti: Una delle mostre museali più spettacolari è una stanza buia piena di rocce fluorescenti e minerali che sono illuminati con luce ultravioletta. Brillano con una straordinaria gamma di colori vivaci, in netto contrasto con il colore delle rocce in condizioni di normale illuminazione. La luce ultravioletta attiva questi minerali e li fa emettere temporaneamente luce visibile di vari colori. Questa emissione di luce è nota come "fluorescenza". La meravigliosa fotografia sopra mostra una collezione di minerali fluorescenti. È stato creato dal Dr. Hannes Grobe e fa parte della collezione Wikimedia Commons. La foto è utilizzata qui sotto una licenza Creative Commons.
Chiave minerale fluorescente: Questo schizzo è una chiave per le rocce e i minerali fluorescenti nella grande immagine a colori nella parte superiore di questa pagina. I minerali fluorescenti in ciascun campione sono: 1. Cerussite, Barite - Marocco; 2. Scapolite - Canada; 3. Hardystonite (blu), calcite (rosso), Willemite (verde) - New Jersey; 4. Dolomite - Svezia; 5. Adamite - Messico; 6. Scheelite - località sconosciuta; 7. Agata - Utah; 8. Tremolite - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomite - Svezia; 11. Fluorite, Calcite - Svizzera; 12. Calcite - Romania; 13. Rhyolite: località sconosciuta; 14. Dolomite - Svezia; 15. Willemite (verde), calcite (rosso), Franklinite, Rhodonite - New Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcite - Germania; 18. Calcite in un nodulo di Septarian - Utah; 19. Fluorite - Inghilterra; 20. Calcite - Svezia; 21. Calcite, Dolomiti - Sardegna; 22. Dripstones - Turchia; 23. Scheelite - località sconosciuta; 24. Aragonite - Sicilia; 25. Benitoite - California; 26. Quarzo geode - Germania; 27. Dolomite, Iron Ore - Svezia; 28. Sconosciuto; 29. corindone sintetico; 30. Powellite - India; 31. Ialite (opale) - Ungheria; 32. Vlasovite in Eudyalite - Canada; 33. Spar Calcite - Messico; 34. Manganocalcite? - Svezia; 35. Clinoidrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Calcite - Svizzera; 37. Apatite, Diopside - Stati Uniti; 38. Dolostone - Svezia; 39. Fluorite - Inghilterra; 40. Manganocalcite - Perù; 41. Emimorfite con sfalerite in ganga - Germania; 42. Sconosciuto; 43. Sconosciuto; 44. Sconosciuto; 45. Dolomite - Svezia; 46. Calcedonio - località sconosciuta; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Questa immagine è stata prodotta dal Dr. Hannes Grobe e fa parte della collezione Wikimedia Commons. È utilizzato qui sotto una licenza Creative Commons.
Che cos'è un minerale fluorescente?
Tutti i minerali hanno la capacità di riflettere la luce. Questo è ciò che li rende visibili all'occhio umano. Alcuni minerali hanno un'interessante proprietà fisica nota come "fluorescenza". Questi minerali hanno la capacità di assorbire temporaneamente una piccola quantità di luce e un istante dopo rilasciano una piccola quantità di luce di diversa lunghezza d'onda. Questo cambiamento nella lunghezza d'onda provoca un temporaneo cambiamento di colore del minerale nell'occhio di un osservatore umano.
Il cambiamento di colore dei minerali fluorescenti è più spettacolare quando sono illuminati nell'oscurità dalla luce ultravioletta (che non è visibile all'uomo) e rilasciano luce visibile. La fotografia sopra è un esempio di questo fenomeno.
Come funziona la fluorescenza: Diagramma che mostra come fotoni ed elettroni interagiscono per produrre il fenomeno della fluorescenza.
Fluorescenza in modo più dettagliato
La fluorescenza nei minerali si verifica quando un campione viene illuminato con specifiche lunghezze d'onda della luce. La luce ultravioletta (UV), i raggi X e i raggi catodici sono i tipi tipici di luce che innescano la fluorescenza. Questi tipi di luce hanno la capacità di eccitare elettroni sensibili all'interno della struttura atomica del minerale. Questi elettroni eccitati saltano temporaneamente su un orbitale più alto all'interno della struttura atomica dei minerali. Quando quegli elettroni ricadono nel loro orbitale originale, una piccola quantità di energia viene rilasciata sotto forma di luce. Questo rilascio di luce è noto come fluorescenza.
La lunghezza d'onda della luce rilasciata da un minerale fluorescente è spesso nettamente diversa dalla lunghezza d'onda della luce incidente. Questo produce un cambiamento visibile nel colore del minerale. Questo "bagliore" continua finché il minerale è illuminato con luce della lunghezza d'onda corretta.
Quanti minerali fluorescono alla luce UV?
La maggior parte dei minerali non ha una notevole fluorescenza. Solo circa il 15% dei minerali ha una fluorescenza che è visibile alle persone e alcuni esemplari di quei minerali non fluiranno. La fluorescenza di solito si verifica quando nel minerale sono presenti impurità specifiche note come "attivatori". Questi attivatori sono in genere cationi di metalli come: tungsteno, molibdeno, piombo, boro, titanio, manganese, uranio e cromo. Sono noti anche elementi di terre rare come l'europio, il terbio, il disprosio e l'ittrio che contribuiscono al fenomeno della fluorescenza. La fluorescenza può anche essere causata da difetti strutturali cristallini o impurità organiche.
Oltre alle impurità "attivatore", alcune impurità hanno un effetto smorzante sulla fluorescenza. Se il ferro o il rame sono presenti come impurità, possono ridurre o eliminare la fluorescenza. Inoltre, se il minerale attivatore è presente in grandi quantità, ciò può ridurre l'effetto di fluorescenza.
La maggior parte dei minerali fluisce in un unico colore. Altri minerali hanno molteplici colori di fluorescenza. La calcite è nota per la fluorescenza rossa, blu, bianca, rosa, verde e arancione. Alcuni minerali sono noti per mostrare più colori di fluorescenza in un singolo campione. Questi possono essere minerali fasciati che presentano diverse fasi di crescita da soluzioni madri con composizioni mutevoli. Molti minerali fluorescono un colore sotto la luce UV ad onde corte e un altro colore sotto la luce UV ad onde lunghe.
Fluorite: Esemplari lucidati a tamburo di fluorite alla luce normale (in alto) e alla luce ultravioletta a onde corte (in basso). La fluorescenza sembra essere correlata al colore e alla struttura a bande dei minerali in piena luce, che potrebbero essere correlati alla loro composizione chimica.
Fluorite: l'originale "Fluorescent Mineral"
Una delle prime persone ad osservare la fluorescenza nei minerali fu George Gabriel Stokes nel 1852. Notò la capacità della fluorite di produrre un bagliore blu quando illuminata con luce invisibile "oltre l'estremità viola dello spettro". Ha chiamato questo fenomeno "fluorescenza" dopo la fluorite minerale. Il nome ha ottenuto ampia accettazione in mineralogia, gemmologia, biologia, ottica, illuminazione commerciale e molti altri campi.
Molti esemplari di fluorite hanno una fluorescenza abbastanza forte che l'osservatore può portarli fuori, tenerli alla luce del sole, quindi spostarli all'ombra e vedere un cambiamento di colore. Solo pochi minerali hanno questo livello di fluorescenza. La fluorite in genere emette un colore blu-violetto sotto luce ad onde corte e ad onde lunghe. Alcuni esemplari sono noti per brillare di un colore crema o bianco. Molti campioni non fluorescono. Si ritiene che la fluorescenza nella fluorite sia causata dalla presenza di ittrio, europio, samario o materiale organico come attivatori.
Geode Dugway fluorescente: Molti geodi Dugway contengono minerali fluorescenti e producono un display spettacolare alla luce UV! Esemplare e foto di SpiritRock Shop.
Geodi fluorescenti?
Potresti essere sorpreso di apprendere che alcune persone hanno trovato geodi con minerali fluorescenti all'interno. Alcuni dei geodi Dugway, trovati vicino alla comunità di Dugway, Utah, sono rivestiti di calcedonio che produce una fluorescenza verde lime causata da tracce di uranio.
I geodi Dugway sono sorprendenti per un altro motivo. Si formarono diversi milioni di anni fa nelle tasche a gas di un letto di riolite. Quindi, circa 20.000 anni fa furono erosi dall'azione delle onde lungo la costa di un lago glaciale e trasportati per diverse miglia fino a quando finalmente si posarono sui sedimenti del lago. Oggi la gente li scava e li aggiunge alle collezioni di minerali geodici e fluorescenti.
Lampade UV: Tre lampade ultraviolette di livello hobbistico utilizzate per la visualizzazione di minerali fluorescenti. In alto a sinistra è una piccola lampada a "torcia" che produce luce UV a onde lunghe ed è abbastanza piccola da stare facilmente in una tasca. In alto a destra è una piccola lampada portatile ad onde corte. La lampada in basso produce luce sia a onde lunghe che a onde corte. Le due finestre sono filtri di vetro spesso che eliminano la luce visibile. La lampada più grande è abbastanza potente da essere utilizzata per scattare fotografie. Occhiali o occhiali di protezione UV devono sempre essere indossati quando si lavora con una lampada UV.
Lampade per la visualizzazione di minerali fluorescenti
Le lampade usate per localizzare e studiare i minerali fluorescenti sono molto diverse dalle lampade ultraviolette (chiamate "luci nere") vendute nei negozi di novità. Le nuove lampade per negozi non sono adatte per studi minerali per due motivi: 1) emettono luce ultravioletta a onde lunghe (la maggior parte dei minerali fluorescenti risponde all'ultravioletto a onde corte); e 2) emettono una quantità significativa di luce visibile che interferisce con un'osservazione accurata, ma non è un problema per l'uso delle novità.
Le lampade di livello scientifico sono prodotte in varie lunghezze d'onda diverse. La tabella sopra elenca gli intervalli di lunghezze d'onda che sono più spesso usati per studi minerali fluorescenti e le loro abbreviazioni comuni.
Due eccellenti libri introduttivi sui minerali fluorescenti sono: Collezionare minerali fluorescenti e Il mondo dei minerali fluorescenti, entrambi di Stuart Schneider. Questi libri sono scritti in un linguaggio di facile comprensione e ognuno di essi ha una fantastica collezione di fotografie a colori che mostrano minerali fluorescenti alla luce normale e diverse lunghezze d'onda della luce ultravioletta. Sono ottimi per conoscere minerali fluorescenti e servono come preziosi libri di consultazione.
Altre proprietà di luminescenza
La fluorescenza è una delle numerose proprietà di luminescenza che un minerale potrebbe presentare. Altre proprietà di luminescenza includono:
FOSFORESCENZANella fluorescenza, gli elettroni eccitati dai fotoni in arrivo salgono a un livello di energia più elevato e rimangono lì per una piccola frazione di secondo prima di ritornare allo stato fondamentale e emettere luce fluorescente. Nella fosforescenza, gli elettroni rimangono nello stato eccitato orbitale per un periodo di tempo maggiore prima di cadere. I minerali con fluorescenza smettono di brillare quando la sorgente luminosa è spenta. I minerali con fosforescenza possono brillare per un breve periodo dopo lo spegnimento della sorgente luminosa. I minerali a volte fosforescenti comprendono calcite, celestite, colemanite, fluorite, sfalerite e willemite.
termoluminescenzaLa termoluminescenza è la capacità di un minerale di emettere una piccola quantità di luce dopo essere stato riscaldato. Questo riscaldamento potrebbe raggiungere temperature comprese tra 50 e 200 gradi Celsius, molto più basse della temperatura di incandescenza. Apatite, calcite, clorofano, fluorite, lepidolite, scapolite e alcuni feldspati sono occasionalmente termoluminescenti.
triboluminescenceAlcuni minerali emettono luce quando viene applicata energia meccanica. Questi minerali brillano quando vengono colpiti, schiacciati, graffiati o rotti. Questa luce è il risultato della rottura dei legami all'interno della struttura minerale. La quantità di luce emessa è molto piccola e spesso è richiesta un'attenta osservazione al buio. I minerali che a volte mostrano triboluminescenza includono ambliogonite, calcite, fluorite, lepidolite, pectolite, quarzo, sfalerite e alcuni feldspati.