Kas ir satraukts stāvoklis?

Īsā atbilde

Fizikā tiek uzskatīts, ka sistēma ir ierosinātā stāvoklī, ja tā ir augstākā enerģijas līmenī nekā tās bāzes enerģijas līmenis vai pamatstāvoklis. “Sistēma” var būt atoms, molekula, jons vai cita daļiņa. Kad sistēma absorbē enerģiju, tā pāriet ierosinātā stāvoklī, un, kad tā izstaro enerģiju, tā atgriežas pamata stāvoklī. Piemēram, elektroni atomā pastāv savā pamatstāvoklī, līdz tie absorbē enerģiju, kas liek tiem pāriet uz augstākas enerģijas orbitāli. Kad tas notiek, elektrons tiek uzskatīts par ierosinātu stāvokli.

Elektroni kā negatīvi lādētas daļiņas tiek turēti pie pozitīvi lādētiem protoniem atoma kodolā, izmantojot elektromagnētisko spēku. Tie ieskauj kodolu vairākās atomu orbitālēs, no kurām katra atbilst atsevišķam enerģijas līmenim. Katra orbīta ap atoma kodolu, kas konceptualizēta kā elektronu apvalks, var saturēt tikai noteiktu skaitu elektronu. Vispirms tiek piepildīti zemākie enerģijas līmeņi. Kad dotais apvalks ir piepildīts, sāks apdzīvot augstākas enerģijas stāvokli.

Elektronam ir iespējams pāriet uz augstāku enerģijas līmeni, pirms šis līmenis ir apdzīvots, bet tas prasa enerģiju no ārpuses. Šī enerģija var būt fotona, gaismas pamatvienības un cita elektromagnētiskā starojuma veidā. Kad fotons ietriecas atomā, enerģija virza elektronu uz augstāku enerģijas līmeni.

Elektronam ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai pārietu no pirmā enerģijas līmeņa uz otro, nekā no otrā uz trešo. Tas ir tāpēc, ka kodola elektriskā lauka pievilcības spēks ir spēcīgākais tuvu kodolam un samazinās līdz ar attālumu. Elektroni, kas atrodas pašā elektriskā lauka malā, tālu no kodola, var tikt ierosināti līdz pilnīgai atdalīšanai no atoma. Kad tas notiek, atoms zaudē šo negatīvā lādiņa vienību un kļūst jonizēts — citiem vārdiem sakot, tas vairs nav neitrāli lādēts, bet gan kļūst par pozitīvi lādētu jonu.

Satraukties stāvoklis bieži ir īslaicīgs. Pēc pārlēkšanas uz augstāku enerģijas līmeni elektrons parasti izstaro fotonu vai fononu — gaismas vai siltuma vienību —, lai atgrieztos sākotnējā stāvoklī. Tas var notikt dabiski, izmantojot spontānu emisiju, vai mākslīgi, izmantojot stimulētu emisiju. Retos gadījumos ierosinātais stāvoklis atomā tiek saglabāts ilgāk, mainot tā ķīmiskās īpašības.

Daudzas gaismu ražojošas ierīces ir paredzētas elektronu ierosināšanai, lai radītu fotonus ar spontānu vai stimulētu emisiju. Piemēram, lāzeri darbojas ar stimulētās emisijas palīdzību. Luminiscences lampas un katodstaru lampas izmanto spontānu emisiju, lai radītu gaismu.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi