在原子的周圍旋轉(zhuǎn)著電子的各個(gè)軌道，它們都有確定的能量值，要從原子奪走電子必須具有各軌道能量以上的能量。此外，從外部供給一定能量也可以將電子從低能量軌道移到高能量軌道，這個(gè)過程稱為激勵(lì)。移到高能量軌道的電子下降到原來的軌道時(shí)，兩個(gè)軌道的能量差變成光能而發(fā)光。日光燈或霓虹燈的發(fā)光就是基于這個(gè)原理。有些方法可以使原子或分子電離，或使其激勵(lì)。典型的過程就是電子、離子、原子、分子各自發(fā)生碰撞。特別是在帶電粒子之間，是根據(jù)各自帶有多少電荷，有多少是互相吸引，有多少是互相排斥（庫侖力）來決定碰撞的頻度及因碰撞引起的散射。等離子中的粒子有激烈的熱運(yùn)動(dòng)。離子的質(zhì)量比電子重幾萬倍以上，所以電子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)比離子快。等離子的一個(gè)特征是電子與離子具有各不相同的溫度，通常用電子溫度表示等離子的溫度。圖1.1 6所示為物質(zhì)的狀態(tài)變化示意圖。
    電子受到電場的吸引而加速或因磁場的影響做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于電子“受熱”，可以使碰撞發(fā)生得更頻繁，電離和激勵(lì)發(fā)生得更多。處于電離狀態(tài)的等離子體中有離子與自由電子，因此電流容易流動(dòng)。
    等離子的另一特征是溫度越高，就越具備克服帶電粒子吸引力、排斥力的能量。因此，在溫度上升的同時(shí)，散射也減少，電流也容易流動(dòng)。
    2.輝光放電
    我們常見的輝光放電就是霓虹燈或日光燈。所謂輝光放電，可以認(rèn)為是“等離子的弱電離”。發(fā)生輝光放電的氣壓是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的百分之一至十萬分之一，輝光放電的原理如圖1.1 7所示。
    請看日光燈中的等離子，在日光燈玻璃管的端部有發(fā)出電子的電極（負(fù)電極）。接通電源后先是燈管中的氣體（氬氣或汞的蒸氣）開始電離，然后這些電子流向燈管的另一端（正電極）。