主な違い -基底状態 vs. 励起状態

原子は、原子核と、その周りを運動する電子から構成されています。

電子は原子の中で特定の場所にいるわけではなく、原子核の周りのどこかにいる「確率」だけが決まっています。

この確率から、電子が存在する確率が最も高いエネルギー準位を発見しました。

このエネルギー準位には、ある一定のエネルギーを持った電子が含まれている。

原子核に近いエネルギー準位は、遠いエネルギー準位に比べ、エネルギーが低くなっています。

原子に一定のエネルギーが与えられると、電子が低いエネルギー準位から高いエネルギー準位に移動することにより、原子は基底状態から励起状態に移行する。

基底状態と励起状態の主な違いは、基底状態が系内の電子が可能な限り低いエネルギー準位にある状態であるのに対し、励起状態は基底状態よりも高いエネルギーを持つ系のあらゆる状態であることである。

グランドステートとは

基底状態とは、系（原子、分子、イオン）の中のすべての電子が最も低いエネルギー準位にある状態のことです。

したがって、基底状態は、電子が「ゼロ」エネルギー準位にあるため、励起状態に比べてエネルギーがないことが知られている。

基底状態は、真空状態とも呼ばれる。

基底状態にある原子にエネルギーを与えると、エネルギーを吸収して励起状態に移行することができる。

しかし、励起状態の寿命は短く、次の図のように吸収したエネルギーを放出しながら基底状態に戻ります。

図1: 吸収したエネルギーを放出する様子

そのため、基底状態は励起状態と比べて安定性が高く、寿命も長い。

基底状態の原子では、電子と原子核の距離が最も小さくなっている。

電子は原子核の近くに存在する。

Excited Stateとは

原子の励起状態とは、その原子の基底状態よりも高いエネルギーを持つ状態を指します。

ここでは、1つ以上の電子が最も低いエネルギー準位にない状態です。

電子は、外から与えられたエネルギーを吸収して、より高いエネルギー準位に移動しています。

しかし、励起状態に移行するためには、提供されるエネルギー量が2つのエネルギー準位のエネルギー差に等しくなければならない。

そうでなければ、励起は起きない。

しかし、励起状態は、より高いエネルギー準位が安定ではないため、原子は吸収したエネルギーを放出して基底状態に戻ろうとする傾向があります。

この放出によって、輝線をもつ電磁波のスペクトルが形成される。

図2: 励起状態からの吸収エネルギー放出

励起状態はエネルギーが高く不安定であるため、その寿命は非常に短い。

ここで、原子核と電子の距離は、最短距離ではない。

#基底状態と励起状態の違い

定義

基底状態。

システム（原子、分子、イオン）内のすべての電子が、可能な限り低いエネルギー準位にある状態を指す。

励起状態。

 基底状態よりもエネルギーが高い状態。

エネルギー

基底状態。

  エネルギーが「0」の状態を基底状態という。

励起状態。

 励起状態：エネルギーが高い状態。

安定性

基底状態。

 基底状態は非常に安定している。

励起状態。

 励起状態は非常に不安定です。

ライフタイム

グランドステート 基底状態の寿命は長い。

励起状態。

 励起状態の寿命は短い。

原子核からの距離

基底状態。

 基底状態の電子と原子核との距離が最も小さくなる。

励起状態。

 基底状態に比べて、励起状態の電子と原子核の距離が長い。

電子の位置

基底状態。

基底状態では、電子は可能な限り低いエネルギー準位に位置している。

励起状態。

励起状態では、電子はより高いエネルギー準位に位置している。

結論

系の基底状態と励起状態は、2つのエネルギー準位間の電子の移動に関連している。

基底状態と励起状態の主な違いは、基底状態が系内の電子が可能な限り低いエネルギーレベルにある状態であるのに対し、励起状態は基底状態よりも高いエネルギーを持つ系のあらゆる状態であることです。