Wat is een opgewonden staat?

In de natuurkunde wordt gezegd dat een systeem in een opgewonden toestand is als het een hoger energieniveau bevindt dan het basislijnniveau of de grondtoestand.Het "systeem" kan een atoom, molecuul, ion of ander deeltje zijn.Wanneer het systeem energie absorbeert, gaat het over in een opgewonden toestand en wanneer het energie uitzendt, keert het terug naar een grondtoestand.Elektronen in een atoom bestaan bijvoorbeeld in hun grondtoestand totdat ze energie absorberen die ervoor zorgt dat ze naar een orbitaal van een hogere energie springen.Wanneer dit gebeurt, zou het elektron dan in een opgewonden toestand zijn.

Elektronen, als negatief geladen deeltjes, worden vastgehouden aan de positief geladen protonen in de kern van een atoom door elektromagnetische kracht.Ze omringen de kern in een aantal atomaire orbitalen, die elk overeenkomen met een discreet energieniveau.Elke baan rond de atoomkern, geconceptualiseerd als een elektronenschaal, kan slechts een bepaald aantal elektronen bevatten.De laagste energieniveaus worden meestal eerst gevuld.Wanneer een bepaalde schaal wordt gevuld, zal een hogere energietoestand worden ingevuld.

Het is mogelijk dat een elektron naar een hoger energieniveau springt voordat dat niveau wordt bevolkt, maar dit vereist energie van buiten het systeem.Deze energie kan komen in de vorm van een foton, de basiseenheid van licht en andere elektromagnetische straling.Wanneer een foton het atoom raakt, stuwt de energie het elektron in een hoger energieniveau.

Een elektron vereist meer energie om van het eerste energieniveau naar de tweede te springen dan van de tweede tot de derde.Dit komt omdat de aantrekkelijke kracht van het elektrische veld van de kern het sterkst dicht bij de kern is en afneemt met afstand.Elektronen aan de rand van het elektrische veld, ver van de kern, kunnen worden enthousiast tot het punt om volledig van het atoom te breken.Wanneer dit gebeurt, verliest het atoom die eenheid van negatieve lading en wordt geïoniseerd mdash;Met andere woorden, het is niet langer neutraal geladen, maar wordt in plaats daarvan een positief geladen ion.

De opgewonden toestand is vaak kort.Na het springen naar een hoger energieniveau, zal een elektron meestal een foton of fonon mdash uitzenden;een eenheid van licht of warmte mdash;om terug te keren naar zijn grondstaat.Dit kan op natuurlijke wijze gebeuren, door spontane emissie, of kunstmatig, door gestimuleerde emissie.In zeldzame gevallen wordt de geëxciteerde toestand langer bewaard in een atoom, waardoor de chemische eigenschappen zijn.

Veel lichtproducerende apparaten zijn ontworpen om elektronen te opwinden om fotonen te genereren door spontane of gestimuleerde emissie.Lasers functioneren bijvoorbeeld door de gestimuleerde emissie.Fluorescerende buizen en kathodestraalbuizen gebruiken spontane emissie om licht te produceren.