Ìèíåðàëû è ãîðíûå ïîðîäû Ðîññèè è ÑÑÑÐ
<<< Áëåñê | Ñîäåðæàíèå | Ìàãíèòíûå
è ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà >>>
ÌÎÐÔÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ
ÌÈÍÅÐÀËÎÂ
Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà
Ëþìèíåñöåíöèÿ
Ëþìèíåñöåíöèÿ — ñâîéñòâî âåùåñòâà èçëó÷àòü
ñâåò ïðè ëþáîì (ìåõàíè÷åñêîì, õèìè÷åñêîì,
ðàäèàöèîííîì, òåðìè÷åñêîì) âîçäåéñòâèè íà íåãî.
Åñëè ëþìèíåñöåíöèÿ âûçûâàåòñÿ ñâåòîâûìè
âîëíàìè îïòè÷åñêîãî äèàïàçîíà (îáû÷íî íàèáîëåå
êîðîòêèìè è ýíåðãè÷íûìè — óëüòðàôèîëåòîâûìè), åå
íàçûâàþò ôîòîëþìèíåñöåíöèåé; ñâå÷åíèå ïðè
íàãðåâàíèè èìåíóåòñÿ òåðìîëþìèíåñöåíöèåé,
ñâå÷åíèå ïðè ðàñòèðàíèè èëè äðîáëåíèè ìàòåðèàëà
— òðèáîëþìèíåñöåíöèåé, ñâå÷åíèå ïîä
âîçäåéñòâèåì ðåíòãåíîâñêèõ èëè êàòîäíûõ ëó÷åé —
ñîîòâåòñòâåííî ðåíòãåíî- èëè
êàòîäîëþìèíåñöåíöèåé. Òîëüêî ñâå÷åíèå ïðè
òåìïåðàòóðå êðàñíîãî èëè áåëîãî êàëåíèÿ íå
ÿâëÿåòñÿ ëþìèíåñöåíöèåé.
Ïðè âñåõ ýòèõ âîçäåéñòâèÿõ âåùåñòâî ïîãëîùàåò
êàêîé-ëèáî âèä ýíåðãèè, à çàòåì âûñâîáîæäàåò
åå â âèäå ñâåòà. Ëþìèíåñöåíöèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ
âåùåñòâ âûçûâàåòñÿ òåì, ÷òî ëþáûå âîçäåéñòâèÿ íà
íèõ ïðèâîäÿò àòîìû èëè èîíû, ñëàãàþùèå êðèñòàëë,
â âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå, ò.å. èõ ýëåêòðîíû
çàíèìàþò áîëåå âûñîêèé ýíåðãåòè÷åñêèé óðîâåíü;
âîçâðàùåíèå èõ â îñíîâíîå (èñõîäíîå) ñîñòîÿíèå
ñîïðîâîæäàåòñÿ èñïóñêàíèåì ôîòîíîâ.
Ôîòîëþìèíåñöåíöèÿ áûâàåò äâóõ âèäîâ (íå
èìåþùèõ ïðèíöèïèàëüíûõ ðàçëè÷èé): ôëþîðåñöåíöèÿ
(êîãäà âåùåñòâî ñâåòèòñÿ âî âðåìÿ îáëó÷åíèÿ, à ïî
ïðåêðàùåíèè îáëó÷åíèÿ ïðåêðàùàåòñÿ è ñâå÷åíèå) è
ôîñôîðåñöåíöèÿ (êîãäà ñâå÷åíèå âåùåñòâà
ïðîäîëæàåòñÿ êàêîå-òî âðåìÿ è ïîñëå óäàëåíèÿ
âíåøíåãî èñòî÷íèêà ñâåòà, ò.å. íàáëþäàåòñÿ òàê
íàçûâàåìîå ïîñëåñâå÷åíèå).
Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â ìèðå ìèíåðàëîâ
èìååò ôëþîðåñöåíöèÿ. Ýòîò òåðìèí ïðîèçîøåë îò
íàçâàíèÿ ìèíåðàëà ôëþîðèòà, ó
êîòîðîãî ëþìèíåñöåíöèÿ âïåðâûå áûëà îáíàðóæåíà.
Ôëþîðèò ëþìèíåñöèðóåò â ÓÔ-ëó÷àõ; åãî
ëþìèíåñöåíöèÿ îáóñëîâëåíà âõîæäåíèåì â
ñòðóêòóðó ìèíåðàëà èîíîâ ðåäêîçåìåëüíûõ
ýëåìåíòîâ, çàìåùàþùèõ êàòèîíû Ñà2+. Âîîáùå
ëþìèíåñöåíöèÿ ìíîãèõ ìèíåðàëîâ ñâÿçàíà ñ
èçîìîðôíûì âõîæäåíèåì â èõ ðåøåòêó ïðèìåñíûõ
èîíîâ-àêòèâàòîðîâ (ëþìèíîôîðîâ, ôîñôîðîâ),
çàìåùàþùèõ êðóïíûå êàòèîíû (òàêèå, êàê Ñà2+).
Íî â äðóãèõ ñëó÷àÿõ ñïîñîáíîñòü ìèíåðàëîâ ê
ëþìèíåñöåíöèè ìîæåò âûçûâàòüñÿ íàëè÷èåì
äåôåêòîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû, ò.å. öåíòðîâ
ëþìèíåñöåíöèè (ïðÿìàÿ àíàëîãèÿ ñ öåíòðàìè
îêðàñêè ìèíåðàëîâ), à òàêæå ÿâëÿòüñÿ ñâîéñòâîì
ñàìîé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, ðåçóëüòàòîì
âîçáóæäåíèÿ ñëàãàþùèõ åå àòîìîâ (èîíîâ).
Ëþìèíåñöåíöèÿ (â òîì ÷èñëå ôîñôîðåñöåíöèÿ)
êðèñòàëëîâ êîíòðîëèðóåòñÿ èõ ñòðóêòóðîé â
âîçáóæäåííîì ýíåðãåòè÷åñêîì ñîñòîÿíèè,
ïîñêîëüêó ïåðåõîä ýëåêòðîíà íà áîëåå âûñîêèé
óðîâåíü óâåëè÷èâàåò ýôôåêòèâíûé ðàäèóñ
âîçáóæäåííîãî êàòèîíà è òåì ñàìûì — ìåæàòîìíûå
ðàññòîÿíèÿ â ñòðóêòóðå. Èñïóñêàíèå ñâåòîâûõ
ôîòîíîâ â ýòîì ñëó÷àå çàâèñèò îò ëîêàëüíîé
ñòðóêòóðû áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ öåíòðà
ëþìèíåñöåíöèè.
Öâåò ëþìèíåñöåíöèè îáóñëîâëåí ÷àùå âñåãî
òåì, êàêèì àêòèâàòîðîì (ëþìèíîôîðîì) îíà
âûçûâàåòñÿ, à òàêæå çàâèñèò (êàê è â ñëó÷àå
îêðàñêè ñàìèõ ìèíåðàëîâ) îò êîîðäèíàöèîííîãî
÷èñëà ëþìèíåñöèðóþùèõ êàòèîíîâ, îò äëèíû èõ
ñâÿçåé ñ ñîñåäíèìè èîíàìè è ñîîòâåòñòâåííî îò
ñèëû èõ êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ. Íàïðèìåð, èîí Ìn2+
ìîæåò, â çàâèñèìîñòè îò êîîðäèíàöèîííîãî ÷èñëà,
ïðîÿâëÿòü òî çåëåíóþ (ïðè Ê×=4), òî êðàñíóþ (ïðè
Ê×=6) ëþìèíåñöåíöèþ. Íà öâåò ëþìèíåñöåíöèè äðóãèõ
ôîñôîðîâ, òàêèõ êàê èòòðèé è ëàíòàíîèäû, èîíû Cr3+
èëè Mn4+ , ëîêàëüíàÿ êðèñòàëëè÷åñêàÿ
ñòðóêòóðà âîêðóã íèõ íå îêàçûâàþò ñóùåñòâåííîãî
âëèÿíèÿ.
Ó íåêîòîðûõ ìèíåðàëîâ ëþìèíîôîðàìè ñëóæàò íå
îòäåëüíûå èîíû, à êîìïëåêñíûå àíèîííûå
ðàäèêàëû (íàïðèìåð, ó âîëüôðàìàòîâ, òèòàíàòîâ,
íèîáàòîâ, âàíàäàòîâ).  ÷àñòíîñòè, çà
ëþìèíåñöåíöèþ øååëèòà
"îòâåòñòâåí" êîìïëåêñíûé àíèîí [WO4]2.
Íàèáîëåå èíòåíñèâíî ëþìèíåñöèðóþò ìèíåðàëû,
êîòîðûå ñîäåðæàò èîíû-ñåíñèáèëèçàòîðû,
ïîãëîùàþùèå (çàïàñàþùèå) ýíåðãèþ è ïåðåäàþùèå åå
÷åðåç êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ê
èîíàì-àêòèâàòîðàì (ëþìèíîôîðàì), èçëó÷àþùèì
ôîòîíû. Íàîáîðîò, ëþìèíåñöåíöèÿ ìèíåðàëîâ
ãàñèòñÿ â ïðèñóòñòâèè êàòèîíîâ Fe2+ èëè Ni2+
(â ïîâûøåííûõ êîíöåíòðàöèÿõ), ïîñêîëüêó ýòè èîíû,
áóäó÷è âîçáóæäåíû â ðåçóëüòàòå ïåðåíîñà ê íèì
ýíåðãèè, âîçâðàùàþòñÿ â îñíîâíîå ýíåðãåòè÷åñêîå
ñîñòîÿíèå, íå èñïóñêàÿ ñâåòà (êàê ãîâîðÿò, èì
ñâîéñòâåííû áåçèçëó÷àòåëüíûå ïåðåõîäû â
îñíîâíîå ñîñòîÿíèå).
Ëþìèíåñöåíöèÿ ÷àñòî ÿâëÿåòñÿ òèïîìîðôíûì
ïðèçíàêîì, òàê êàê îäèí è òîò æå ìèíåðàë â
ðàçíûõ ìåñòîðîæäåíèÿõ ìîæåò ñîäåðæàòü ðàçëè÷íûå
àêòèâàòîðû è ñâåòèòüñÿ ïî-ðàçíîìó.
Íàðÿäó ñ ýòèì ëþìèíåñöåíöèÿ íåðåäêî èìååò
áîëüøîå äèàãíîñòè÷åñêîå è ïîèñêîâîå çíà÷åíèå,
ñïîñîáñòâóÿ âûÿâëåíèþ òðóäíîîïðåäåëèìûõ
ïðîìûøëåííî âàæíûõ ìèíåðàëîâ. Íàïðèìåð, òàêèå
ìèíåðàëû, êàê øååëèò CaWO4 èëè
ýâêðèïòèò LiAlSiO4, ïî âíåøíåìó âèäó
òðóäíîîòëè÷èìû îò êâàðöà, íî â
ÓÔ-ëó÷àõ îáû÷íî îáíàðóæèâàþò ñèëüíóþ ãîëóáóþ èëè
áåëóþ (øååëèò), ëèáî êàðìèííî-êðàñíóþ (ýâêðèïòèò)
ëþìèíåñöåíöèþ.
Âîêðóã ðóäíûõ (â òîì ÷èñëå ïåãìàòèòîâûõ)
æèë ÷àñòî âîçíèêàþò øèðîêèå îðåîëû
ëþìèíåñöèðóþùèõ ìèíåðàëîâ (àïàòèòà,
ïîëåâûõ øïàòîâ), ïîìîãàþùèõ ïðè
ïîèñêàõ, â ÷àñòíîñòè, "ñëåïûõ" òåë. Îäíàêî,
÷òîáû íàáëþäàòü ëþìèíåñöåíöèþ, íåîáõîäèìî èìåòü
ïîðòàòèâíûé ïåðåíîñíûé ÓÔ-îñâåòèòåëü, êîòîðûì
áîëüøèíñòâî èç òåõ, êîìó àäðåñîâàíà íàøà êíèãà,
ñêîðåå âñåãî, íå ðàñïîëàãàåò. È ýòî âûíóæäàåò íàñ
îãðàíè÷èòüñÿ çäåñü ñàìûìè êðàòêèìè çàìå÷àíèÿìè
î ëþìèíåñöåíöèè — áåçóñëîâíî, îäíîì èç âàæíåéøèõ
è íàèáîëåå öåííûõ äëÿ ïðàêòèêè îïòè÷åñêèõ
ñâîéñòâ ìèíåðàëîâ.
Äîáàâèì ëèøü, ÷òî ôîñôîðåñöåíöèåé îáëàäàþò
òîëüêî î÷åíü íåìíîãèå ìèíåðàëû, â èõ ÷èñëå ñôàëåðèò ZnS, àêòèâèðîâàííûé èîíàìè
äðóãèõ òÿæåëûõ ìåòàëëîâ: Bi, Ag, Cu, Pb, CD è äð.; îí
ñâåòèòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì ãàììà- è ÓÔ-îáëó÷åíèÿ.
Òîò æå ñôàëåðèò ïðîÿâëÿåò è òðèáîëþìèíåñöåíöèþ,
à êàëüöèò, ôëþîðèò è
ðÿä äðóãèõ ìèíåðàëîâ — òåðìîëþìèíåñöåíöèþ.
Ïîñëåäíÿÿ ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíà åñòåñòâåííûì
ðàäèîàêòèâíûì îáëó÷åíèåì ìèíåðàëîâ, êîòîðûå
çàòåì îòäàþò íàêîïëåííóþ ýíåðãèþ
("âûñâå÷èâàþò çàïàñåííóþ ñâåòîñóììó") ïðè
íàãðåâàíèè.
Íàêîíåö, ðåíòãåíî- è êàòîäîëþìèíåñöåíöèÿ —
õàðàêòåðíîå ñâîéñòâî áîëüøèíñòâà àëìàçîâ,
ñâÿçàííîå ñ ïðèñóòñòâèåì â íèõ èçîìîðôíîé
ïðèìåñè àçîòà; îíî øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè
îáîãàùåíèè àëìàçîíîñíûõ ïåñêîâ èç
ðîññûïíûõ ìåñòîðîæäåíèé, ðàâíî êàê è êîðåííûõ
àëìàçîñîäåðæàùèõ ïîðîä. Ââèäó òîãî, ÷òî
ðåíòãåíîâñêèå è êàòîäíûå (ýëåêòðîííûå) ëó÷è
îáëàäàþò áîëüøåé ýíåðãèåé, ÷åì ÓÔ-ñâåò, îíè ÷àñòî
"çàñòàâëÿþò" ñâåòèòüñÿ è òå ìèíåðàëû,
êîòîðûå âîâñå íå îáíàðóæèâàþò ëþìèíåñöåíöèè ïðè
ÓÔ-îáëó÷åíèè.
<<< Áëåñê | Ñîäåðæàíèå | Ìàãíèòíûå
è ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà >>>
Ïîçíàêîìèòüñÿ ñ èçîáðàæåíèÿìè è îïèñàíèÿìè äðóãèõ îáúåêòîâ ïðèðîäû Ðîññèè è ñîïðåäåëüíûõ ñòðàí -
 ìèíåðàëîâ è ãîðíûõ ïîðîä,
ïî÷â,
ãðèáîâ,
âîäîðîñëåé,
ëèøàéíèêîâ,
ëèñòîñòåáåëüíûõ ìõîâ,
äåðåâüåâ, êóñòàðíèêîâ, êóñòàðíè÷êîâ è ëèàí,
òðàâÿíèñòûõ ðàñòåíèé (öâåòîâ),
ÿãîä è äðóãèõ äèêîðàñòóùèõ ñî÷íûõ ïëîäîâ,
âîäíûõ áåñïîçâîíî÷íûõ æèâîòíûõ,
íàñåêîìûõ-âðåäèòåëåé ëåñà,
äíåâíûõ áàáî÷åê,
ïðåñíîâîäíûõ è ïðîõîäíûõ ðûá,
çåìíîâîäíûõ (àìôèáèé),
ïðåñìûêàþùèõñÿ (ðåïòèëèé),
ïòèö, ïòè÷üèõ ãíåçä, èõ ÿèö è ãîëîñîâ, à òàêæå
ìëåêîïèòàþùèõ (çâåðåé), -
ìîæíî â ðàçäåëå Ïðèðîäà Ðîññèè íàøåãî ñàéòà.
 ðàçäåëå Ïðèðîäà â ôîòîãðàôèÿõ
ðàçìåùåíû òàêæå òûñÿ÷è íàó÷íûõ ôîòîãðàôèé ãðèáîâ, ëèøàéíèêîâ, ðàñòåíèé è
æèâîòíûõ Ðîññèè è ñòðàí áûâøåãî ÑÑÑÐ, à â ðàçäåëå
Ïðèðîäíûå ëàíäøàôòû ìèðà - ôîòîãðàôèè ïðèðîäû
Åâðîïû,
Àçèè,
Ñåâåðíîé è
Þæíîé Àìåðèêè,
Àôðèêè,
Àâñòðàëèè è Íîâîé Çåëàíäèè è
Àíòàðêòèêè.
 ðàçäåëå Ìåòîäè÷åñêèå ìàòåðèàëû
Âû òàêæå ìîæåòå ïîçíàêîìèòüñÿ ñ îïèñàíèÿìè ðàçðàáîòàííûõ ýêîëîãè÷åñêèì öåíòðîì "Ýêîñèñòåìà"
ïå÷àòíûõ îïðåäåëèòåëåé ðàñòåíèé ñðåäíåé ïîëîñû,
êàðìàííûõ îïðåäåëèòåëåé îáúåêòîâ ïðèðîäû ñðåäíåé ïîëîñû,
îïðåäåëèòåëüíûõ òàáëèö "Ãðèáû, ðàñòåíèÿ è æèâîòíûå Ðîññèè",
êîìïüþòåðíûõ (ýëåêòðîííûõ) îïðåäåëèòåëåé ïðèðîäíûõ îáúåêòîâ,
ïîëåâûõ îïðåäåëèòåëåé äëÿ ñìàðòôîíîâ è ïëàíøåòîâ,
ìåòîäè÷åñêèõ ïîñîáèé ïî îðãàíèçàöèè ïðîåêòíîé äåÿòåëüíîñòè øêîëüíèêîâ è ïîëåâûõ ýêîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé
(âêëþ÷àÿ êíèãó äëÿ ïåäàãîãîâ "Êàê îðãàíèçîâàòü ïîëåâîé ýêîëîãè÷åñêèé ïðàêòèêóì"), à òàêæå
ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèõ
ôèëüìîâ ïî îðãàíèçàöèè ïðîåêòíîé èññëåäîâàòåëüñêîé äåÿòåëüíîñòè øêîëüíèêîâ â ïðèðîäå.
Ïðèîáðåñòè âñå ýòè ìàòåðèàëû ìîæíî â íàøåì íåêîììåð÷åñêîì Èíòåðíåò-ìàãàçèíå.
Òàì æå ìîæíî ïðèîáðåñòè mp3-äèñêè Ãîëîñà ïòèö ñðåäíåé ïîëîñû Ðîññèè è
Ãîëîñà ïòèö Ðîññèè, ÷.1: Åâðîïåéñêàÿ ÷àñòü, Óðàë, Ñèáèðü.
|
