Hvad er en begejstret stat?
I fysik siges et system at være i en ophidset tilstand, hvis det er på et højere energiniveau end dets baslinjenerginiveau eller jordtilstand. "Systemet" kan være et atom, molekyle, ion eller anden partikel. Når systemet absorberer energi, overgår det til en ophidset tilstand, og når det udsender energi, vender det tilbage til en jordtilstand. Elektroner i et atom findes for eksempel i deres jordtilstand, indtil de absorberer energi, der får dem til at hoppe til en orbital med højere energi. Når dette sker, siges det, at elektronet var i en ophidset tilstand.
Elektroner, som negativt ladede partikler, holdes til de positivt ladede protoner i atomens kerne gennem elektromagnetisk kraft. De omgiver kernen i et antal atomare orbitaler, der hver svarer til et diskret energiniveau. Hver bane omkring atomkernen, konceptualiseret som en elektronskal, kan kun indeholde et vist antal elektroner. De laveste energiniveauer har en tendens til først at blive fyldt. Når en given skal er fyldt, vil en tilstand med højere energi begynde at blive befolket.
Det er muligt for en elektron at hoppe til et højere energiniveau, før dette niveau befolkes, men dette kræver energi uden for systemet. Denne energi kan komme i form af en foton, den basale enhed for lys og anden elektromagnetisk stråling. Når et foton rammer atomet, fremfører energien elektronet til et højere energiniveau.
En elektron kræver mere energi for at hoppe fra det første energiniveau til det andet end fra det andet til det tredje. Dette skyldes, at den attraktive kraft i kernens elektriske felt er stærkest tæt på kernen og aftager med afstanden. Elektroner helt i fronten af det elektriske felt, langt fra kernen, kan ophidses til det punkt, at de helt bryder fri fra atomet. Når dette sker, mister atomet denne enhed med negativ ladning og bliver ioniseret - med andre ord, det er ikke længere neutralt ladet, men bliver i stedet en positivt ladet ion.
Den ophidsede tilstand er ofte kort. Efter at have hoppet til et højere energiniveau udsender en elektron normalt en foton eller fonon - en enhed af lys eller varme - for at vende tilbage til sin jordtilstand. Dette kan ske naturligt gennem spontan emission eller kunstigt gennem stimuleret emission. I sjældne tilfælde bevares den ophidsede tilstand længere i et atom, hvilket ændrer dets kemiske egenskaber.
Mange lysproducerende enheder er designet til at begejse elektroner til at generere fotoner gennem spontan eller stimuleret emission. Lasere fungerer for eksempel gennem den stimulerede emission. Fluorescerende rør og katodestrålerør bruger spontan emission til at producere lys.