Статьи и обзоры
9 мая 2007 | ||||
Флуоресценция минералов | ||||
Потаенная флуоресцентная радуга камняПредставьте себе свет, который струится из камня... Какая картина посетила Ваше воображение? Наверняка, это прекрасный драгоценный камень, бриллиант или рубин, ограненный рукой мастера и переливающийся всеми красками радуги, скрытыми в свете солнца. А может быть - благородный опал, сияние которого будто пробивается сквозь непрозрачный каменный панцирь. Но скроется солнце - и померкнут прекрасные камни, все станут одинаково серыми. Мало кто знает, что настает время разбудить в камне его истинный свет, не отражение чужих лучей, а его собственную, скрытую от людских глаз радугу. мало кто знает, что под ультрафиолетовым светом даже "простые" камни могут засиять всеми цветами радуги Два слова про ультрафиолетЧтобы увидеть люминесценцию, человеку необходимо специальное устройство, испускающее ультрафиолетовое излучение. Тем не менее, ничего загадочного в этом излучении нет - оно окружает человека весь день, пока на небе горит солнце. Только вот воспользоваться им для поиска люминесцирующих минералов мы не можем - вместе с "солнечным" ультрафиолетом на нас льется поток обычного, видимого света, который слишком ярок и заглушает слабое свечение минералов. Если мы рассортируем падающее на Землю солнечное излучение по энергии световых волн, то получим спектр, центральную часть которого займет видимый свет, в котором чередуются все цвета радуги. С одной стороны видимый свет ограничен областью инфракрасного излучения, которое воспринимается человеком как тепло. C другой - "за" фиолетовым цветом - располагается широкая зона ультрафиолетового излучения. Энергия световой частицы (фотона) тем больше, чем короче длина световой волны. Ультрафиолетовое излучение (для простоты его часто обозначают "УФ") имеет длину волны от 100 до 380 нм, его энергия намного превышает энергию видимого света. Но и в самой УФ-области выделяют диапазоны длинно-, средне-, коротковолнового и вакуумного ("дальнего") ультрафиолета (не правда ли, напоминает диапазоны радиоволн?). Для защиты от ультрафиолетового излучения достаточно обычного стекла или очков Рождение флуоресцентной радугиТеперь представим, что произойдет, если ультрафиолетовое излучение попадет на кристалл. "Часовые атомов" - электроны, расположенные во внешних электронных оболочках, поглотят кванты УФ-излучения и на кратчайшее время (миллионные или миллиардные доли секунды) перейдут на более высокий энергетический уровень, в "возбужденное состояние". Такое состояние неустойчиво, и вскоре электроны раздадут часть энергии кристаллической решетке в виде тепловых колебаний (т.е. кристалл попросту немного нагреется), а часть энергии ("если повезет") излучат в окружающее пространство в виде света. Предсказать, "повезет" нам или же люминесценция не состоится, может только специалист, работающий в области физики твердого тела. Процессы, сопровождающие люминесценцию, весьма сложны и зависят от вида кристаллического вещества, примесей и прочих "дефектов" его структуры, температуры окружающей среды и других факторов. Теперь понятно, почему для наблюдения люминесценции требуется именно ультрафиолетовое излучение (а не инфракрасное, к примеру) - если мы хотим увидеть люминесценцию (ведь бывает свечение и не только в диапазоне видимого света), то для ее возбуждения нам потребуется излучение, обладающее большей энергией, чем видимый свет. Впрочем, в научной лаборатории для этой же цели мы можем воспользоваться и другими источниками возбуждения - рентгеновскими и электронными лучами, причем свечение минерала станет еще ярче. Любителю такие устройства недоступны - они слишком громоздки, очень дороги и требуют исключительных мер предосторожности. В нашем с Вами распоряжении - ультрафиолетовые лампы, в которых под давлением находятся пары ртути. При пропускании электрического тока они испускают видимый свет и ультрафиолетовое излучение. Если лампу закрыть специальным светофильтром, который задерживает видимый свет, а ультрафиолетовый пропускает, мы получим простейший прибор, с помощью которого можно выходить на поиски "минералов-светлячков". Чем мощнее лампа, тем больше фотонов УФ-излучения приходится на единицу площади поверхности минерала, тем ярче люминесценция. Портативные УФ-лампы обычно имею мощность 4-6 Вт, если же Вы хотите создать на дому маленький музей или витрину с люминесцирующими минералами, то следует приобретать специальные витринные лампы мощностью 15-30 Вт.
чем больше мощность ультрафиолетовой лампы, тем ярче люминесценция минерала, а от длины волны УФ-излучения зависит, состоится ли люминесценция и каким будет ее цвет Камни-светлячкиВнимательный читатель должен был отметить, что люминесцировать могут самые разные минералы. Среди них и драгоценные камни - алмаз, рубин, сапфир, топаз, шпинель, кунцит, опал, лазурит, бирюза, янтарь, но есть и "простые" минералы, которые никогда не привлекут Ваш взор, если попадутся на глаза не как кристаллы, а в виде обломков. Между тем именно такие минералы найти несложно, а радость при виде светящегося камушка ничем не уступит чувству, которое вызывает ювелирный камень в драгоценной оправе. В природе открыто уже более 3000 минералов, а люминесцируют из них более 500. Это значит, что практически в любой горной породе может найтись люминесцирующее зернышко. Наиболее известные люминесцирующие минералы - флюорит, минералы-карбонаты (кальцит, доломит, магнезит, арагонит и другие), апатит, циркон, шеелит. Рудные минералы - самородные металлы, их оксиды и сульфиды обычно не люминесцируют. Кроме того, к сожалению "не светятся" такие красивые минералы как кварц, халцедон и их разновидности, а также многие бериллы, гранаты, турмалины. Алмаз. C - голубой, светло-зеленый, желтый, оранжевый, красный. Есть еще одно интересное явление, которое Вы сможете обнаружить: некоторые камни, после того как Вы выключите УФ-лампу гаснут медленно, как бы затухая. Это явление называется фосфоресценцией, оно нередко наблюдается у опала, кальцита, арагонита. Вот почему даже из одного минерала можно, если постараться, составить прекрасную коллекцию, в которой все образцы будут светиться по-своему, удивляя и радуя Вас и Ваших гостей Есть ли польза от люминисценции минералов?Прежде чем броситься на поиски красивых образцов, хотелось бы сказать о том, что люминесценция минералов не только красивый и забавный феномен, но и полезный инструмент в самых разных областях деятельности человека. Прежде всего человек стал использовать люминесцирующие минералы для поиска месторождений редких металлов. Имея под рукой небольшую ультрафиолетовую лампу, легко диагностировать такие минералы, как шеелит (ценнейшая руда на вольфрам), циркон (цирконий), многие урановые минералы. В те времена, когда люминесцентный способ был фактически единственным доступным методом полевой диагностики этих минералов, издавались даже специальные пособия по их определению. И сегодня на некоторых месторождениях вольфрама у горняков ультрафиолетовая лампа дополнительно вмонтирована в шахтерский фонарь. Как собирать колекцию светящихся камнейТак чем же должен запастись начинающий коллекционер люминесцирующих минералов? Единственный необходимый инструмент - это ультрафиолетовая лампа. Правда здесь начинаются проблемы: где взять портативную УФ-лампу в России? Отечественных производителей таких ламп найти трудно, автору настоящей статьи они, к сожалению, не известны. За границей такие предприятия существуют, но с ними связаться трудно. Выходов несколько - если есть возможность, стоит посетить выставку минералов или специализированный магазин за рубежом, можно разыскать соответствующие фирмы в сети Интернет или в журналах для коллекционеров минералов (Lapis, Мир камня и др.). Не вредно заглядывать и на выставки-продажи камней-самоцветов (например, на регулярную выставку "Мир камня" в Санкт-Петербурге). Настойчивому рано или поздно повезет. Стоит не пожалеть денег и купить такую лампу, которая излучает и в котротко-, и в длинноволновом диапазоне. Кроме того, хорошо бы приобрести специальные защитные очки - береженого Бог бережет, хотя мощность наших ламп достаточно мала, чтобы причинить реальный ущерб здоровью (очкарики могут радоваться - сквозь стеклянные линзы ультрафиолет не проходит). Начать поиски "светящихся камней" можно на той же выставке-продаже минералов. Здесь Вам может повезти, если попадется дешевый и невзрачный на вид камень (к примеру, один из карбонатов), сияющий ярким светом. Помните, что на ярком свету люминесценции не будет видно - надо укрыться в темном помещении или хотя бы накрыться с головой плотной курткой. Любителям находить все самостоятельно не обойтись без геологического молотка, фонаря, рюкзачка и запаса терпения. Скорее всего, охота предстоит ночная, поэтому фонарик совершенно необходим. Будьте осторожны, ночь - не самое лучшее время для прогулок, поэтому, выбираясь в старый карьер или "на природу" в поисков выходов горных пород, соблюдайте необходимые меры предосторожности!
все, что необходимо начинающему коллекционеру люминесцирующих минералов: портативная ультрафиолетовая лампа с двумя стандартными диапазонами излучения, защитные очки, фонарь, геологический молоток, рюкзак и терпение |