什么是矿物的发光性

矿物受外加能量激发,发出可见光的性质称为 发光性 (luminescence)。

根据激发源的不同,发光可分为光致发光(主要是紫外线、阴极射线和X射线等为激发源)、热发光(由热能激发)以及电致发光、摩擦发光、化学发光等。

根据持续时间长短,发光分为 荧光 (fluorescence)和 磷光 (phosphorescence)两种类型。前者指激发一停止,发光现象在10 -8 s内迅速消失;后者相反,指激发停止后,发光现象可以持续10 -8 s以上。

矿物的发光性几乎总是与晶格中存在微量杂质有关,因杂质而产生的晶格缺陷带来了局部附加能级,它可成为发射可见光的中心。矿物在外界高能激发下,原子中的电子从基态跃迁到能级较高的激发态,受激电子处于激发态是不稳定的,会自发地向基态回落。如果直接落回基态,将辐射出人眼不能感知的电磁波。但如果电子回落时,是先落入杂质带来的附加能级(也称“陷阱”)而逐级回落,则原来能级差较大的基态与激发态之间由于加入了附加能级,这时附加能级与基态之间能量差若在可见光范围,跃迁电子在逐级回落时就会发射可见光。

同一种矿物,有的有发光性,有的则没有。这取决于作为激活剂(activator)的杂质的有无与多少。所谓激活剂,就是那些能促使矿物发光的物质。激活剂在矿物中的含量很低,一般不超过1%。如果杂质含量过多,一些缺陷(发光中心)发出的光会被相邻缺陷吸收,反而不再具有发光性。引起硅酸盐矿物发光的激活剂,通常是铁族过渡元素(其中尤其是Mn)和稀土元素。引起硫化物发光的激活剂经常是银或铜。其标记方法如CaCO ∶Mn 2+ ,表示Mn 2+ 为方解石的激活剂。

在矿物鉴定上有意义的主要是那些比较稳定的发光,如在紫外线下白钨矿总是发浅蓝色荧光,独居石发绿色荧光,金刚石在X射线下发天蓝色荧光。这些稳定的发光可在矿物鉴定及找矿、选矿上应用。

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