Hva er en spent tilstand?

I fysikk sies et system å være i en begeistret tilstand hvis det er på et høyere energinivå enn dets grunnleggende energinivå, eller grunntilstand."Systemet" kan være et atom, molekyl, ion eller annen partikkel.Når systemet absorberer energi, overgår det til en begeistret tilstand, og når det avgir energi, går det tilbake til en grunntilstand.Elektroner i et atom, for eksempel, eksisterer i grunntilstand til de absorberer energi som får dem til å hoppe til en høyere energi -orbital.Når dette skjer, vil elektronet da sies å være i en begeistret tilstand.

Elektroner, som negativt ladede partikler, holdes til de positivt ladede protonene i kjernen til et atom gjennom elektromagnetisk kraft.De omgir kjernen i en rekke atombaner, som hver tilsvarer et diskret energinivå.Hver bane rundt atomkjernen, konseptualisert som et elektronskall, kan bare inneholde et visst antall elektroner.De laveste energinivåene har en tendens til å bli fylt først.Når et gitt skall fylles ut, vil en høyere energitilstand begynne å bli befolket.

Det er mulig for et elektron å hoppe til et høyere energinivå før det nivået er befolket, men dette krever energi fra utenfor systemet.Denne energien kan komme i form av et foton, den grunnleggende lysenheten og annen elektromagnetisk stråling.Når et foton slår atomet, driver energien elektronet inn i et høyere energinivå.

Et elektron krever mer energi for å hoppe fra det første energinivået til det andre enn fra det andre til det tredje.Dette er fordi den attraktive kraften i kjernenes elektriske felt er sterkest nær kjernen, og avtar med avstand.Elektroner helt i frynsen av det elektriske feltet, langt fra kjernen, kan bli begeistret for at det er fullstendig å bryte fri fra atomet.Når dette skjer, mister atomet den enheten med negativ ladning og blir ionisert og mdash;Med andre ord, det er ikke lenger nøytralt ladet, men blir i stedet et positivt ladet ion.

Den eksiterte tilstanden er ofte kort.Etter å ha hoppet til et høyere energinivå, vil et elektron vanligvis avgi et foton eller fonon mdash;en enhet med lys eller varme mdash;å gå tilbake til grunntilstanden.Dette kan skje naturlig, gjennom spontan utslipp, eller kunstig, gjennom stimulert utslipp.I sjeldne tilfeller er den eksiterte tilstanden bevart lenger i et atom, og modifiserer dets kjemiske egenskaper.

Mange lysproduserende enheter er designet for å begeistre elektroner for å generere fotoner gjennom spontan eller stimulert utslipp.Lasere fungerer for eksempel gjennom den stimulerte utslippet.Fluorescerende rør og katodestrålerør bruker spontan utslipp for å produsere lys.