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宝石中的荧光透露出的信息可真不少

  在紫外线的照射之下,部分宝石发出可见光的现象,称之为紫外荧光。这个现象经常被利用在宝石鉴定中,例如:

  区分B货翡翠,发荧光的为“B货翡翠”

  

  

  观察琥珀的荧光

  

  查看钻石的荧光等级:钻石荧光从左至右,荧光从无至非常强

  言归正传

  一、荧光的发现

  早在1575年,就有人在阳光下观察到菲律宾紫檀木切片的黄色水溶液呈现极为可爱的天蓝色。

  1852年,G.G。斯托克斯用分光计观察奎宁和叶绿素溶液时,发现它们所发出的光的波长比入射光的波长稍长,由此判明这种现象是由于物质吸收了光能并重新发出不同波长的光线,而不是光的漫射作用引起的,斯托克斯称这种光为荧光。

  二、荧光是如何产生的

  荧光是物质从激发态失活到多重性相同的低能状态时所释放的辐射,最常见的是吸收紫外线后发出可见光。

  对于具有荧光特性的分子来说,在吸收了入射光的能量后,里面的电子就像在森林中奔跑的小白兔一样,从基态S0跑到(实质是电子跃迁)具有相同自旋多重度的激发态S2那里“玩”:S0+hvex→S2(h为普朗克常数,vex为入射光光子的频率)。

  处于激发态的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态:比如电子可以从S2经由非常快的内转换过程(这个过程所用时间比10-12秒还短),在不发出任何辐射的情况下跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态S1,然后再马不停蹄地从S1以发光的方式释放出能量回到基态S0:S1→S0+hvf,于是我们就看到荧光了。

  

  雅布隆斯基分子能级图

  除了紫外线与可见光可能激发荧光外,其它的电磁波如红外线,X射线也可能激发出荧光,因此除紫外荧光或可见光荧光外,还有红外荧光、X射线荧光等。

  三、荧光对宝石的影响

  那么这些荧光,对于宝石来说到底有什么影响呢?

  紫外-可见光荧光的发光现象会影响宝石的颜色,而颜色是评价宝石的最重要因素之一,因此,荧光若能提升宝石原有颜色,有荧光更佳,例如缅甸红宝石中的红色荧光;荧光若会削弱宝石原有颜色,无荧光更佳。

  四、荧光在宝石鉴定中应用

  由荧光的发光原理可知,荧光与物质本身的能级结构有关,物质的荧光光谱与激发光源的波长无关,因此可以根据荧光谱对荧光物质进行定性分析鉴别。

  最后一起来看看宝石中的荧光光谱

  天然钻石的荧光光谱与荧光

  

  

  红宝石在365nm紫外线下的荧光

  

  红宝石在不同波长激发光照射下,其荧光光谱图,波峰在691.3nm附近。

  

  传统的宝石鉴定教育中,利用紫外荧光鉴定宝石,被定义为一种辅助鉴定手段。但随着宝石研究的深入,仪器设备的小型化,相信利用荧光来鉴定宝石会得到越来越广泛地应用。

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