Vad är en upphetsad stat?
I fysiken sägs ett system vara i ett upphetsat tillstånd om det är på en högre energinivå än dess baslinjenerginivå 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 ett högre energiomlopp. När detta inträffar sägs då elektronen vara i ett upphetsat tillstånd.
Elektroner, som negativt laddade partiklar, hålls vid de positivt laddade protonerna i en atomkärnan genom elektromagnetisk kraft. De omger kärnan i ett antal atomborrningar, 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 visst skal fylls börjar ett högre energitillstånd befolkas.
Det är möjligt för en elektron att hoppa till en högre energinivå innan denna nivå fylls, men detta kräver energi utanför systemet. Denna energi kan komma i form av en foton, basenheten för ljus och annan elektromagnetisk strålning. När en foton slår på 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 avståndet. Elektroner längst fram i det elektriska fältet, långt ifrån kärnan, kan vara upphetsade till att fullständigt bryta fri från atomen. När detta händer förlorar atomen den negativa laddningenheten och blir joniserad - med andra ord är den inte längre neutralt laddad 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 - en enhet av ljus eller värme - för att återgå till sitt marktillstånd. Detta kan hända naturligt, genom spontan utsläpp, eller konstgjort, genom stimulerad utsläpp. I sällsynta fall bevaras det upphetsade tillståndet längre i en atom, vilket modifierar dess kemiska egenskaper.
Många ljusproducerande enheter är utformade för att väcka elektroner för att generera fotoner genom spontan eller stimulerad emission. Lasrar fungerar till exempel genom det stimulerade utsläppet. Fluorescerande rör och katodstrålerör använder spontan emission för att producera ljus.