地理知识 | 荧光矿物，比“夜明珠”更炫酷

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今天我们讲

荧光矿物

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

 思 考 

你见过哪些荧光矿物呢？

内容来自：《中国国家地理》2017年11月

撰文 / 方澍晨   摄影 / 陈海滢 等

责任编辑 / 付薇   图片编辑 / 高新宇

地图编辑 / 王岩

微信编辑、排版 / 村口王师傅

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