第九节 宝石的发光性
 

矿物发光性是指矿物在外来能量的激发下，发出可见光的性质。能激发矿物发光的因素很多，如摩擦、加热、阴极射线、紫外线、x射线都可使某些矿物发光。在宝石学中经常遇到的是紫外线激发下的荧光和磷光。
荧光 宝石矿物在受外界能量激发时发光，激发源撤除后发光立即停止，这种发光现象称为荧光。
磷光 宝石矿物在受外界能量激发时发光，激发源撤除后仍能继续发光的现象称为磷光。
宝石矿物的发光性与晶格中微量杂质元素(通常小于1％)和某些晶体缺陷(陷阱)的存在密切相关。能引起宝石发光的杂质元素(多为过渡金属元素、某些稀土和锕系元素)通常称为激活剂。
宝石矿物的发光机制可用能带理论加以解释。由于组分纯净的宝石晶体的价带和导带间 能量间隔较大，大于可见光的能量，因而电子受激跃迁所需的跃迁能必然较大，同时，跃迁电子从导带跃回价带时所释放出的能量也都大于可见光的能量，因而不发射可见光。但当晶体中存在少量的激活剂时，尤其是与晶体组分不等价的激活剂进入宝石晶格中，将导致宝石晶体在价带和导带之间产生新的局部能级，由此缩短带隙间的距离。电子在跃回过程中，将受激时额外所得的能量以可见光的形式释放出来，便产生发光现象。
若宝石矿物中所含的激活剂在带隙靠近价带附近形成一个附加能级，当宝石晶体受高能辐射时，在价带或局部能级的部分电子因受激进入导带而留下若干空的能态，称为空穴。价带中较高能态的电子受电场作用而填补这些空穴(进入较低能态)，但它们又留下新的空穴，
为此，空穴不断转移(即所谓自由空穴)。与此同时，进入导带的电子有足够的能量在晶格中移动(自由电子)跃迁使晶体离子化，产生自由电子与空穴心对。受激电子在导带中极不稳定，它们很快跃回价带或局部能级，当与某空穴复合时，以相当于可见光的能量释放出来，即产生荧光。
若宝石矿物中所含的激活剂在带隙靠近导带附近形成一个附加能级，当宝石晶体受激时，价带电子除跃人导带外，还有部分价电子跃人局部能级中，被陷阱所捕获，这些被捕获的电子通过热和光的激发，可以从陷阱中释放出来，再跃进导带，当激发源停止后，由于陷阱类型和一些杂质的影响，位于导带的电子还持续不断地跃回价带，并与其空穴复合，伴随这种复合不断发射一定波长的可见光，即产生磷光。
与宝石鉴定有关的发光类型主要为光致发光和阴极射线致发光。在实验室中，宝石的荧 光的特点可作为宝石鉴定的依据之一。