پدیده نورافکنی و تابناک بودن (لومینسانس)

پدیده نورافکنی و تابناک بودن (Luminescence)

واژه « لومینسانس / Luminescence » از واژه یونانی « لومینوس » به معنی درخشان گرفته شده است و منظور از لومینسانس ، منور و تابناک بودن یک کانی یا قطعه ای سنگ است که تحت تاثیر برخورد اشعه ای با طول موج مشخص می باشد و بیشتر از آن که با ترکیب شیمیایی کانی ها در ارتباط باشد ، با ساختار اتمی و نظم یا بی نظمی شبکه بلورین آن ها مرتبط است.
نور لومینسانس حاصل از کانی ها معمولا بسیار ضعیف است و برای مشاهده آن لازم است آزمایش ها در تاریکی شب و یا اتاقی کاملا تاریک انجام پذیرند. این پدیده برای شناخت کانی های جواهر بسیار مهم است و در واقع واژه ای کلی است و بر اساس عامل ایجاد کننده آن در کانی ها به انواع گوناگونی تقسیم می شود.

• فلورسانس

بعضی از کانی ها در صورت قرار گرفتن در معرض تابش پرتوهای فرا بنفش از خود نور مریی ساطع می کنند. این نور مریی که تقریبا هر رنگی می تواند داشته باشد اصطلاحا «رنگ فلورسنت» آن کانی نامیده می شود. برای اولین بار در دهه 1800 میلادی جورج استوکس دریافت که فلوریت در معرض تابش پرتو فرابنفش خورشید التهاب آبی رنگی از خود نشان می دهد. او نام « فلورسانس / Fluorescence » را از کانی فلورسنت الهام گرفت و بر این اساس کانی ها و موادی که این ویژگی را به نمایش می گذارند فلورسنت نامیده می شود.
وجود پدیده نورانی فلورسانس در کانی ها به علت ناخالصی های فلزی جزئی در شبکه مولکولی و یا جایگزین شدن برخی از فلزات مانند کروم ، منگنز ، کبالت ، نیکل ، مولیبدن ، تنگستن و اورانیوم به جای عناصر تشکیل دهنده کانی مورد نظر می باشد. وجود این فلزات هرچند به مقدار ناچیز در شبکه مولکولی و تنوع آن ها در انواع کانی ها ، رنگ های فلورسانس متفاوتی را در کانی ها ایجاد می کند. البته لزومی ندارد که همه کانی های متعلق به یک گروه دارای فلورسانس مشابه باشند.

در کانی شناسی توصیفی ، فلورسانس جذب انرژی پرتوهای نامریی فرابنفش و تابش نور مریی با طول موج بلندتر تعریف شده است. اما در تعریف جامع تر آن تنها به تابش پرتوهای فرابنفش محدود نمی شودبلکه تابش پرتوهای ایکس و حتی نور مریی نیز در کانی ها موجب بروز پدیده لومینسانس می شود که به دلیل واقع شدن در محدوده پرتوهای فرو سرخ اصطلاحا لومینسانس فروسرخ نامیده می شود.

به کمک این پدیده می توان نگین های جواهر طبیعی را از انواع مصنوعی آن تشخیص داد. برای این منظور از پرتو ماورا بنفش با طول موج های بلند 3150 تا 4000 انگستروم و طول موج های کوتاه 2000 تا 2800 انگستروم استفاده می شود. (امواج با طول موج های متوسط مابین 3800 تا 3150 انگستروم کاربردی در تشخیص ندارند.)

برای تشخیص و تفکیک مروارید های معمولی از مرواریدهای پرورشی از لومینسانس بوسیله اشعه ایکس استفاده می کنند. پوسته صدف مروارید های آب شور دارای خاصیت لومینسانس نیست و به عکس صدف های مرواریدهای آب شیرین نور قوی فلورسانس از خود ساطع می کنند و به دلیل این که مرواریدهای پرورشی از پوسته صدف های آب شیرین گرفته می شود در مروارید های پرورشی نیز نور افکنی قوی است ، که در مروارید های طبیعی و یا معمولی چنین نیست.

• فسفرسانس

در بیشتر کانی های فلورسنت ، با قطع پرتو فرابنفش ، الکترون ها به سرعت به مدارهای اولیه خود بر می گردند و در نتیجه لومینسانس آن ها قطع می شود اما در برخی کانی ها ، الکترون ها به آهستگی به مدارهای اولیه خود بر می گردند. در این کانی ها ، لومینسانس تا بازگشت کامل تمام الکترون ها ادامه دارد. پس اگر بعد از قطع منبع نوری باز هم از کانی ، نور ساطع شود به آن « فسفرسانس / Phosphorescence » می گویند. وجه تشابه این اسم تنها به دلیل نورانی بودن عنصر فسفر در تاریکی می باشد و ارتباطی با فسفر ندارد.

• ترمولومینسانس

بعضی از کانی ها ، اگر در محیطی تاریک حرارت ببینند ، از خود نور مریی ساطع می کنند که به آن « ترمولومینسانس / thermoluminescence » می گویند که به معنی لومینسانس حاصل از حرارت می باشد و در دمای بین 50 تا 475 درجه سانتیگراد در کانی ها مشاهده می شود.

• تریبولومینسانس

بعضی از کانی ها در اثر خراش ، ضربه ، خرد شدن و حتی مالش از خود نوعی لومینسانس نشان می دهند که به آن « تریبولومینسانس / triboluminescence » گفته می شود. این نام از واژه لاتین « تریبو» به معنی مالش و اصطکاک گرفته شده است. پدیده ای کمیاب و استثنایی است که در بعضی از نمونه های کلسیت ، فلدسپات ها ، فلوریت ، میکاها ، کوارتز و ... ممکن است ایجاد شود. در این کانی ها ، هنگام تبلور و در نتیجه حضور فعال کننده ها ، انرژی حاصل از تبادلات الکترونی در پیوند اتمی آن ها به دام افتاده است که در نتیجه اعمال انرژی به شکل نورافشانی در محدوده طیف مریی آزاد می شود.

• تنبرسانس

بعضی از کانی ها به صورت برگشت پذیر در تاریکی و یا در پاسخ به تابش یک طول موج نور ، از خود درخششی مریی ساطع می کنند و با قرار گرفتن در معرض تابش طول موج متفاوت ، رنگ خود را از دست می دهند و بی رنگ می شوند که به آن « تنبرسانس / tenebrescence  » می گویند. این پدیده « فتوکرومیسم بازگشت پذیر » نیز نامیده می شود.