Was ist ein aufgeregter Zustand?

In der Physik soll sich ein System in einem angeregten Zustand befinden, wenn es sich auf einem höheren Energieniveau als seines Baseline -Energiespiegels oder des Grundzustands befindet.Das „System“ kann ein Atom, ein Molekül, ein Ion oder ein anderes Partikel sein.Wenn das System Energie absorbiert, wechselt es in einen angeregten Zustand, und wenn es Energie emittiert, kehrt es in einen Grundzustand zurück.Elektronen in einem Atom existieren beispielsweise in ihrem Grundzustand, bis sie Energie absorbieren, die dazu führt, dass sie zu einem Umlauf mit höherer Energie springen.In diesem Fall würde sich das Elektron in einem angeregten Zustand befinden.

Elektronen als negativ geladene Partikel werden durch elektromagnetische Kraft an die positiv geladenen Protonen im Kern eines Atoms gehalten.Sie umgeben den Kern in einer Reihe von atomaren Orbitalen, von denen jeder einem diskreten Energieniveau entspricht.Jede Umlaufbahn um den Atomkern, der als Elektronenhülle konzipiert ist, kann nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen halten.Die niedrigsten Energieniveaus werden zuerst gefüllt.Wenn eine bestimmte Hülle gefüllt ist, wird ein höherer Energiezustand besiedelt.

Es ist möglich, dass ein Elektron auf ein höheres Energieniveau springt, bevor dieses Level besiedelt ist. Dies erfordert jedoch Energie von außerhalb des Systems.Diese Energie kann in Form eines Photons, der grundlegenden Lichteinheit und anderer elektromagnetischer Strahlung erfolgen.Wenn ein Photon auf das Atom trifft, treibt die Energie das Elektron in einen höheren Energieniveau.

Ein Elektron benötigt mehr Energie, um vom ersten Energieniveau zum zweiten als vom zweiten zum dritten zu springen.Dies liegt daran, dass die attraktive Kraft des elektrischen Feldes des Kerns nahe am Kern am stärksten ist und mit der Entfernung abnimmt.Elektronen am Rande des elektrischen Feldes, weit vom Kern entfernt, können bis zum Ausbruch des Atoms angeregt werden.In diesem Fall verliert das Atom diese Einheit der negativen Ladung und wird ionisiert und mdash;Mit anderen Worten, es ist nicht mehr neutral aufgeladen, sondern wird ein positiv geladenes Ion.

Der angeregte Zustand ist oft kurz.Nach dem Springen auf ein höheres Energieniveau wird ein Elektron normalerweise ein Photon oder Phonon mdash ausstrahlt.eine Lichteinheit oder Wärme mdash;in seinen Grundzustand zurückkehren.Dies kann natürlich durch spontane Emission oder künstlich durch stimulierte Emission geschehen.In seltenen Fällen wird der angeregte Zustand länger in einem Atom erhalten und seine chemischen Eigenschaften modifiziert.

Viele lichtproduzierende Geräte sind so konzipiert, dass sie Elektronen anregen, um Photonen durch spontane oder stimulierte Emission zu erzeugen.Laser beispielsweise funktionieren durch die stimulierte Emission.Fluoreszenzrohre und Kathodenstrahlröhrchen verwenden spontane Emission, um Licht zu erzeugen.