Vad är ett upphetsat tillstånd?
I fysik sägs ett system vara i ett upphetsat tillstånd om det är på en högre energinivå än dess baslinje energinivå eller marktillstånd."Systemet" kan vara en atom, molekyl, jon eller annan partikel.När systemet absorberar energi övergår det till ett upphetsat tillstånd, och när det avger energi återgår det till ett marktillstånd.Elektroner i en atom, till exempel, finns i deras marktillstånd tills de absorberar energi som får dem att hoppa till en högre energiomlopp.När detta inträffar skulle elektronen sedan sägas vara i ett upphetsat tillstånd.
Elektroner, som negativt laddade partiklar, hålls till de positivt laddade protonerna i kärnan i en atom genom elektromagnetisk kraft.De omger kärnan i ett antal atomorbitaler, som var och en motsvarar en diskret energinivå.Varje bana runt atomkärnan, konceptualiserad som ett elektronskal, kan bara innehålla ett visst antal elektroner.De lägsta energinivåerna tenderar att fyllas först.När ett givet skal är fyllt kommer ett högre energitillstånd att börja fyllas.
Det är möjligt för en elektron att hoppa till en högre energinivå innan den nivån är befolkad, men detta kräver energi utanför systemet.Denna energi kan komma i form av en foton, den grundläggande ljusenheten och annan elektromagnetisk strålning.När en foton slår atomen driver energin elektronen till en högre energinivå.
En elektron kräver mer energi för att hoppa från den första energinivån till den andra än från den andra till den tredje.Detta beror på att den attraktiva kraften i kärnans elektriska fält är starkast nära kärnan och minskar med avstånd.Elektroner vid själva fransen av det elektriska fältet, långt ifrån kärnan, kan vara upphetsade till punkten att bryta ut atomen helt.När detta händer förlorar atomen den enheten med negativ laddning och blir joniserad mdash;Med andra ord är det inte längre neutralt laddat, utan blir istället en positivt laddad jon.
Det upphetsade tillståndet är ofta kort.Efter att ha hoppat till en högre energinivå avger en elektron vanligtvis en foton eller fonon mdash;en enhet med ljus eller värme mdash;att återvända till dess marktillstånd.Detta kan hända naturligt, genom spontan utsläpp, eller konstgjort, genom stimulerad utsläpp.I sällsynta fall bevaras det upphetsade tillståndet längre i en atom och modifierar dess kemiska egenskaper.
Många ljusproducerande enheter är utformade för att upphetsa elektroner för att generera fotoner genom spontan eller stimulerad utsläpp.Lasrar fungerar till exempel genom det stimulerade utsläppet.Fluorescerande rör och katodstrålrör använder spontan emission för att producera ljus.