Qu'est-ce qu'un état excité?
En physique, un système serait dans un état excité s'il est à un niveau d'énergie plus élevé que son niveau d'énergie de base ou son état fondamental. Le «système» peut être un atome, une molécule, un ion ou une autre particule. Lorsque le système absorbe l'énergie, il passe à un état excité et lorsqu'il émet de l'énergie, il revient à un état fondamental. Les électrons dans un atome, par exemple, existent à leur état fondamental jusqu'à ce qu'ils absorbent l'énergie qui les pousse à sauter vers une orbitale d'énergie plus élevée. Lorsque cela se produit, l'électron serait alors considéré comme dans un état excité.
Les électrons, en tant que particules chargées négativement, sont maintenues aux protons chargés positivement dans le noyau d'un atome par force électromagnétique. Ils entourent le noyau dans un certain nombre d'orbitales atomiques, chacune correspondant à un niveau d'énergie discret. Chaque orbite autour du noyau atomique, conceptualisée sous forme de coquille d'électrons, ne peut contenir qu'un certain nombre d'électrons. Les niveaux d'énergie les plus bas ont tendance à être remplis en premier. Quand une donnéeLa coquille est remplie, un état d'énergie plus élevé commencera à être rempli.
Il est possible qu'un électron passe à un niveau d'énergie plus élevé avant que ce niveau ne soit peuplé, mais cela nécessite de l'énergie de l'extérieur du système. Cette énergie peut prendre la forme d'un photon, de l'unité de base de la lumière et d'autres rayonnements électromagnétiques. Lorsqu'un photon frappe l'atome, l'énergie propulse l'électron dans un niveau d'énergie plus élevé.
Un électron nécessite plus d'énergie pour passer du premier niveau d'énergie à la seconde que du second à la troisième. En effet, la force d'attraction du champ électrique du noyau est la plus forte près du noyau et diminue avec la distance. Les électrons à la frange même du champ électrique, loin du noyau, peuvent être excités au point de se libérer entièrement de l'atome. Lorsque cela se produit, l'atome perd cette unité de charge négative et devient ionisée -En d'autres termes, il n'est plus chargé neutre, mais devient plutôt un ion chargé positivement.
L'état excité est souvent bref. Après avoir sauté à un niveau d'énergie plus élevé, un électron émettra généralement un photon ou un phonon - une unité de lumière ou de chaleur - pour retourner à son état fondamental. Cela peut se produire naturellement, par émission spontanée, ou artificiellement, par émission stimulée. Dans de rares cas, l'état excité est conservé plus longtemps dans un atome, modifiant ses propriétés chimiques.
De nombreux dispositifs producteurs de lumière sont conçus pour exciter les électrons pour générer des photons par émission spontanée ou stimulée. Les lasers, par exemple, fonctionnent à travers l'émission stimulée. Les tubes fluorescents et les tubes à rayons cathodiques utilisent des émissions spontanées pour produire de la lumière.