Che cosa è uno stato eccitato?

In fisica, un sistema si dice che sia in uno stato eccitato se è ad un livello di energia superiore al livello di energia di base, o stato fondamentale. Il "sistema" può essere un atomo, molecola, ione o altra particella. Quando il sistema assorbe energia, passa in uno stato eccitato, e quando emette energia, passa allo stato fondamentale. Gli elettroni in un atomo, per esempio, esistono al loro stato fondamentale fino assorbono energia che li fa passare a una energia superiore orbitale. Quando si verifica ciò, l'elettrone sarebbe allora dirsi in uno stato eccitato.

Gli elettroni, particelle cariche come negativa, sono tenuti ai protoni carica positiva nel nucleo di un atomo con la forza elettromagnetica. Essi circondano il nucleo in un numero di orbitali atomici, ciascuno dei quali corrisponde ad un livello di energia discreta. Ogni orbita intorno al nucleo atomico, concettualizzato come un guscio di elettroni, può contenere solo un certo numero di elettroni. I livelli di energia più bassi tendono ad essere riempito prima. Quando un dato serbatoio contiene, uno stato di energia più elevata comincerà a popolarsi.

E 'possibile per un elettrone per passare ad un livello di energia più alto prima tale livello è popolato, ma questo richiede energia dall'esterno del sistema. Tale energia può venire in forma di un fotone, l'unità di base di radiazioni elettromagnetiche leggera e altri. Quando un fotone colpisce l'atomo, l'energia spinge l'elettrone in un livello di energia più alto.

Un elettrone richiede più energia per passare dal primo livello di energia al secondo che dal secondo al terzo. Questo perché la forza di attrazione del campo elettrico del nucleo 'è più forte vicino al nucleo, e diminuisce con la distanza. Gli elettroni al molto frangia del campo elettrico, lontano dal nucleo, possono essere eccitati al punto di rottura libera dell'atomo interamente. Quando questo accade, l'atomo perde tale unità di carica negativa e si ionizza - in altre parole, non è più carica neutra, ma diventa un ione positivo.

Lo stato eccitato è spesso breve. Dopo saltare ad un livello di energia più alto, un elettrone solito emettere un fotone o fonone - un'unità di luce o calore - per tornare allo stato fondamentale. Ciò può avvenire naturalmente attraverso emissione spontanea, o artificialmente, tramite emissione stimolata. In rari casi, lo stato eccitato è conservato più a lungo in un atomo, modificando le sue proprietà chimiche.

Molti dispositivi luce-produzione sono stati progettati per eccitare gli elettroni per generare i fotoni attraverso l'emissione spontanea o stimolata. Laser, per esempio, funzionano attraverso l'emissione stimolata. Tubi fluorescenti e tubi a raggi catodici utilizzano emissione spontanea per produrre luce.

  • Gli elettroni al bordo del campo elettrico può essere eccitato al punto di rottura libera dell'atomo interamente.