О природе минералов 1 Введение

6.4 Свойства, связанные с
возбуждением энергии
кристалла
В этом разделе рассматриваются такие свойства
минералов, как флуоресценция и фосфоресцен-
ция, пьезо- и пироэлектричество, магнетизм и ра-
диоактивность. Все они обусловлены изменениями
в распределении энергии в атомах и все, за исклю-
чением последнего свойства, вызываются внеш-
ним возбуждением. Можно предположить, что
оптические особенности минералов, наблюдаемые
в проходящем и отраженном свете, также отно-
сятся к рассматриваемым свойствам, но в оптиче-
ской минералогии изучаются преобразования све-
та, а не изменения кристаллического поля. Опти-
ческим свойствам минералов уделяется много вни-
мания в этой книге, и им посвящена отдельная
глава (гл. 7).
6.4.1 Флуоресценция и фосфоресценция
Кристаллы могут поглощать излучение с длина-
ми волн, находящимися за пределами видимой
области спектра, а затем часть поглощенной энер-
гии испускать заново уже в видимой области. Это
явление называется
 люминесценцией.
Если люми-
несцентное свечение происходит только в тот пе-
риод, когда кристалл подвергается воздействию
возбуждающего излучения, то такой эффект на-
зывается флуоресценцией, потому что он хоро-
шо проявляется у флюорита. Когда же испуска-
ние света продолжается после прекращения воз-
действия излучения, то говорят, что минерал
 фос-
форесцирует.
В последнем случае кристалл сохра-
няет световую энергию, накопленную за счет па-
давшего на него излучения, а затем испускает ее.
Эти свойства представляют собой различные
проявления одного фундаментального механиз-
ма—поглощения лучистой энергии электронами,
находящимися на внешних оболочках ионов кри-
сталлической решетки, или электронами, находя-
щимися в дефектах последней. Как мы видели
(гл. 1 и 5), каждая электронная оболочка атома
связана с определенным квантом энергии, причем
внешняя оболочка обладает более высоким энер-
гетическим уровнем, чем внутренняя. Если энер-
гетическое поле кристалла в целом накладывается
на картину распределения энергии индивидуаль-
ного атома, то в результате образуется ряд энер-
гетических уровней (или зон), в которых распо-
лагаются электроны. Эти уровни разделяются за-
прещенными зонами (рис. 6.5). Электроны, ответ-
ственные за возникновение цвета, находятся на
внешних оболочках атомов, т. е. являются валент-
ными. Электроны более глубоких рентгеновских
уровней, по-видимому, не участвуют в этом про-
цессе.
Поглощение энергии электроном способствует
его переходу с внутреннего уровня (с меньшей
энергией) на внешний. Когда количество погло-
щенной энергии становится достаточно большим,
электрон может переходить в зону проводимости,
в которой он независим от атомного ядра и, ока-
зываясь свободным, может передвигаться по кри-
сталлу под влиянием внешних электрических по-
лей. Поглощение излучения связано с переходом
электронов на более высокие энергетические уров-