Co je to vzrušený stav?

Ve fyzice se říká, že systém je ve vzrušeném stavu, pokud je na vyšší energetické úrovni než jeho základní energetická úroveň nebo pozemní stav.„Systémem“ může být atom, molekula, ion nebo jiná částice.Když systém absorbuje energii, přechází do vzrušeného stavu a když vyzařuje energii, vrátí se do pozemního stavu.Například elektrony v atomu existují ve svém pozemním stavu, dokud absorbují energii, která způsobuje, že skočí na vyšší energetickou orbitální.Když k tomu dojde, pak by se řekl, aby byl elektron v vzrušeném stavu.

Elektrony, jako negativně nabité částice, jsou drženy pozitivně nabité protony v jádru atomu elektromagnetickou silou.Obklopují jádro v řadě atomových orbitálů, z nichž každá odpovídá diskrétní úrovni energie.Každá oběžná dráha kolem atomového jádra, konceptualizovaná jako elektronová skořepina, může držet pouze určitý počet elektronů.Nejnižší hladiny energie bývají nejprve vyplněny.Když je daná skořápka vyplněna, začne se naplnit stav s vyšší energií.Tato energie může přijít ve formě fotonu, základní jednotky světla a jiného elektromagnetického záření.Když foton zasáhne atom, energie pohání elektron do vyšší úrovně energie.

Elektron vyžaduje více energie, aby skočil z první energetické úrovně na druhou než od druhé do třetí.Je to proto, že atraktivní síla elektrického pole jádra je nejsilnější blízko jádra a snižuje se vzdáleností.Elektrony na samotném okraji elektrického pole, daleko od jádra, mohou být vzrušeny, až se zcela uvolníte atom.Když k tomu dojde, atom ztratí tuto jednotku záporného náboje a stane se ionizovanou mdash;Jinými slovy, již není neutrálně nabitý, ale místo toho se stává pozitivně nabitý ion.

Excitovaný stav je často krátký.Po skákání na vyšší energetickou hladinu bude elektron obvykle emitovat foton nebo phonon mdash;jednotka světla nebo tepla a mdash;vrátit se do svého pozemního stavu.K tomu může dojít přirozeně prostřednictvím spontánní emise nebo uměle prostřednictvím stimulované emise.Ve vzácných případech je excitovaný stav zachován déle v atomu a modifikace jeho chemických vlastností.

Mnoho zařízení produkujících světla je navrženo tak, aby vzrušila elektrony za účelem generování fotonů spontánní nebo stimulovaný emise.Lasery například fungují prostřednictvím stimulované emise.Fluorescenční zkumavky a katodové paprskové trubice používají spontánní emise k produkci světla