興奮状態とは

物理学では、システムは、ベースラインのエネルギーレベルまたは基底状態よりも高いエネルギーレベルにある場合、励起状態にあると言われます。 「システム」は、原子、分子、イオン、または他の粒子であり得る。 システムがエネルギーを吸収すると、励起状態に移行し、エネルギーを放出すると、基底状態に戻ります。 たとえば、原子内の電子は、エネルギーを吸収してより高いエネルギー軌道にジャンプするまで、基底状態で存在します。 これが発生すると、電子は励起状態にあると言われます。

負に帯電した粒子としての電子は、電磁力により原子核内の正に帯電した陽子に保持されます。 それらはいくつかの原子軌道で核を取り囲んでおり、各原子軌道は個別のエネルギーレベルに対応しています。 電子殻として概念化された原子核の周りの各軌道は、特定の数の電子しか保持できません。 最も低いエネルギーレベルが最初に満たされる傾向があります。 特定のシェルが満たされると、より高いエネルギー状態が取り込まれ始めます。

電子がより高いエネルギーレベルに到達する前にそのレベルにジャンプすることは可能ですが、これにはシステムの外部からのエネルギーが必要です。 このエネルギーは、光子、光の基本単位、その他の電磁放射の形で発生する場合があります。 光子が原子に衝突すると、エネルギーは電子をより高いエネルギーレベルに推進します。

電子は、最初のエネルギーレベルから2番目のエネルギーレベルにジャンプするのに、2番目から3番目のエネルギーレベルよりも多くのエネルギーを必要とします。 これは、核の電界の引力が核の近くで最も強く、距離とともに減少するためです。 原子核から遠く離れた電場の非常に端にある電子は、原子が完全に自由になるまで励起することができます。 これが起こると、原子はその負電荷の単位を失い、イオン化されます。つまり、中性ではなく、正に帯電したイオンになります。

興奮状態はしばしば短時間です。 より高いエネルギーレベルにジャンプした後、電子は通常、光子またはフォノン（光または熱の単位）を放出して基底状態に戻ります。 これは、自然放出、自然放出、または人工放出により自然に発生する可能性があります。 まれに、励起状態が原子内でより長く保持され、その化学特性が変更されます。

多くの発光デバイスは、自然放出または誘導放出によって電子を励起して光子を生成するように設計されています。 たとえば、レーザーは誘導放出によって機能します。 蛍光灯と陰極線管は、自然放出を使用して光を生成します。