¿En qué se diferencia un átomo excitado de un átomo normal?

Un átomo excitado es un átomo regular más algo de energía proveniente de, digamos, un fotón. Esta energía es almacenada por un electrón que ocupa un estado con una energía superior a la normal. La energía puede ser liberada por el átomo en forma de un nuevo fotón cuando el electrón vuelve a su estado normal.

Puedes verlo como una pelota pateada en un escalón de una escalera. La energía de la patada se transfiere a una energía potencial, que luego se puede liberar cuando la pelota cae al suelo (esta energía liberada eventualmente se convertirá en calor). Como en el átomo, no hay un estado estable con la pelota colgando entre los escalones. La pelota puede liberar su energía cayendo directamente sobre el piso (un solo fotón de mayor energía) o cayendo de un paso a otro hasta llegar al piso (una cascada de fotones de baja energía).

No tome esta analogía demasiado literariamente, pero captura la idea principal de transiciones rápidas entre estados cuánticos, cuando no tiene sentido preguntar qué le sucede al electrón en el medio.

Hablando como un laico: mientras que los átomos individuales pueden tener una energía de momento asociada con el movimiento browniano (vibración aleatoria) de la actividad térmica, “excitación” se refiere a la energía almacenada dentro del átomo. Básicamente, es un impulso adicional adquirido por los electrones después de la interacción con otros átomos o con otras partículas como los fotones. Se manifiesta como una frecuencia de onda más alta, que fuerza al electrón a un estado de energía más alto (una “órbita” más grande alrededor del núcleo, para citar una analogía obsoleta).

Como todas las cosas tienden hacia el estado de energía más bajo disponible, la energía eventualmente se liberará, generalmente en forma de un fotón.

Referirse a los átomos como “excitados” es una cuestión de semántica, ya que es seguro asumir que prácticamente todos los átomos están excitados hasta cierto punto. Cuando se usa, lo más probable es que se refiera a los átomos que toman energía adicional como resultado del proceso en discusión.