Quels minéraux brillent et comment fonctionne leur fluorescence

Certains minéraux, en particulier le fluorine et le calcites'il est exposé à la lumière ultra-violet briller avec des éclairs intenses en raison du phénomène appelé fluorescence. Cela se produit lorsque les minéraux contiennent des éléments qui absorbent le rayonnement ultraviolet et le réémettent sous forme de lumière visible. Dans cet article, nous examinerons la nature de ce phénomène et identifierons les principaux minéraux qui possèdent cette propriété.

Quels sont les minéraux fluorescents les plus courants

Là fluorine (CaF_₂) est l'un des premiers minéraux dont la capacité de fluorescence a été reconnue, et c'est de ce minéral que dérive le nom du phénomène optique « fluorescence ». Lorsqu'elle est exposée au rayonnement ultraviolet, la fluorite peut briller d'une manière brillante. couleur bleuebien qu'à certaines occasions, il puisse manifester des nuances de rouge, alto, jaune ou vert. Cette fluorescence caractéristique de la fluorine est souvent liée à la présence d'impuretés comme l'yttrium, l'ytterbium et europium dans le minéral.

Là calcite (CaCO_₃) est un autre exemple de minéral fréquemment fluorescent. Sa fluorescence typique rouge-orange c'est souvent lié à la présence d'impuretés manganèse et diriger. Cependant, il arrive parfois que la calcite présente des nuances de fluorescence roses ou jaunes, généralement associées à la présence de activateurs organiques. Dans de rares cas, des traces de uranium peut provoquer une fluorescence vert en calcite.

Le calcédoine (SiO₂) est un type de quartz cryptocristallin, c'est-à-dire qu'il est composé d'agrégats de minéraux dont les dimensions sont si petites qu'ils sont souvent impossibles à distinguer au microscope optique. Lorsque la calcédoine contient des impuretés d’ions uranium, sa couleur peut devenir fluorescente vert ou jaune met exposé à un rayonnement ultraviolet avec des longueurs d'onde comprises entre 500 et 650 nanomètres.

D'autres minéraux dotés de propriétés fluorescentes sont les barytine (avec fluorescence jaune, bleu-blanc, verte ou orange clair), leapatite (généralement de couleur jaune, mais peut aussi être violet ou rouge), le corindon (à dominante rouge), learagonite (montrant une fluorescence jaune, blanche ou verte), le sélénite (avec des nuances de bleu-blanc ou de jaune-blanc) et le sodalite (montrant principalement une couleur orange vif).

Qu'est-ce que la fluorescence, le phénomène qui rend les minéraux luminescents

Le phénomène connu sous le nom de «fluorescence» décrit la capacité de certains minéraux à émettre un rayonnement lumineux visible à l'œil humain lorsqu'il est éclairé par des longueurs d'onde spécifiques, telles que rayonnement ultraviolet (UV) Hé radiographie. Cela se produit parce que les molécules des minéraux, au contact de la lumière ultraviolette, ils absorbent de petites quantités de rayonnement lumineux qui sera ensuite diffusé avec une longueur d'onde différente. Ce phénomène provoque un changement temporaire dans la couleur du minéral, qui se manifeste par des tons intenses et brillants, c'est-à-dire la fluorescence. Mais pourquoi cela arrive-t-il ?

Les rayons UV appartiennent à la bande de rayonnement électromagnétique dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 nanomètresou juste au-delà de la limite visible associée à la couleur violet, et 10 nanomètres. Le rayonnement UV a la capacité de exciter les électrons dans la structure atomique des minéraux, leur donnant l'énergie nécessaire à faire le saut vers un niveau d’énergie plus élevé. Cependant, ce placement dans l’orbite la plus énergétique n’est ni stable ni permanent. Lorsque la source d’énergie, en l’occurrence la lumière UV, est supprimée, l’électron, n’étant plus excité, revient à son état énergétique initial. Lors de la chute, une partie de l'énergie précédemment acquise est libérée sous forme de rayonnement lumineux avec une longueur d'onde différente de celle incidente. Le résultat est un changement temporaire de couleur du minéral, c'est-à-dire une fluorescence. Le phénomène persiste tant que le minéral est éclairé par la lumière ultraviolette, et il peut persister brièvement, même après l'extinction de l'éclairage.

Comment fonctionne la fluorescence dans les minéraux

La fluorescence n'est pas présente dans tous les minéraux. En fait, on estime que seulement environ 15% des minéraux connus manifeste une fluorescence dans le spectre visible, équivalente à un peu plus de 550 minéraux. Bien que de nombreux minéraux présentent une seule couleur lorsqu’ils sont soumis à la lumière ultraviolette, certains peuvent présenter des nuances différentes. Un élément crucial dans la manifestation de la fluorescence est l’existence de impureté au sein du réseau cristallin des minéraux. Les impuretés sont des éléments étrangers, pas des constituants fondamentaux du minéral, et généralement présent en petites concentrations. En principe, les impuretés cristallographiques peuvent affecter la couleur normale du minéral. Par exemple, le corindon pur (Al₂OU₃) est un minéral typiquement incolore ou gris, mais en présence de traces de chrome devient rouge, tandis que s'il contient des atomes de fer ou titane il est teinté de bleu. Dans le premier cas, le minéral est nommé rubisDans la seconde saphir.

En présence de rayonnement UV, les impuretés affectent l'intensité et le Couleur de fluorescence. Parmi les impuretés typiquement associées à la fluorescence, on retrouve des métaux comme le tungstène, le molybdène, le plomb, le titane, le chrome, le manganèse et l'uranium, mais aussi des terres rares comme l'europium, l'yttrium et le dysprosium. Pas seulement des impuretés, mais d'autres aussi défauts du réseau cristallin, telles que les luxations et les défauts de lacune, c'est-à-dire dus à l'absence ou au déplacement d'un ou plusieurs ions, peuvent jouer un rôle dans le phénomène de fluorescence. Là longueur d'onde Le rayonnement UV affecte également l'intensité et la couleur émise. La plupart des minéraux fluorescents (plus de 90 %) réagissent particulièrement bien aux rayonnements publicitaires. haute fréquencecomme ceux compris entre 280 et 100 nanomètres (Rayons UV-C), grâce à la haute énergie des photons. En revanche, seulement 10 % environ des minéraux fluorescents émettent un rayonnement visible lorsqu’ils sont exposés à un rayonnement ultraviolet de longueurs d’onde plus longues, comme celles comprises entre 400 et 320 nanomètres (Rayonnement UV-A).