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當氣體原子受到外界因素作用時最外層的價電子吸收能量，從平時所處的基態躍遷到較高的激發態，這個過程稱為激發。這種被激發的原子稱為受激原子，當一個基態原子或受激原子吸收能量從基態或激發態升到能級更高的狀態時，價電子有可能從受束縛狀態變成自由電子。這個原子就成為帶正電荷的離子，這個過程稱之為電離。氣體放電是指電流通過氣體媒質時所發生的放電過程。放電既有原子的激發，也有原子的電離。放電包括三級式的過程，自由電子被外電場加速，運動的電子與氣體原子碰撞，電子的動能轉交給原子，原子受激，受激的原子返回基態時，所吸收的能量以光子輻射的形式釋放出來。
