Στη φυσική, ένα σύστημα λέγεται ότι βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση εάν βρίσκεται σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο από το βασικό ενεργειακό του επίπεδο ή τη θεμελιώδη κατάσταση. Το «σύστημα» μπορεί να είναι άτομο, μόριο, ιόν ή άλλο σωματίδιο. Όταν το σύστημα απορροφά ενέργεια, μεταβαίνει σε διεγερμένη κατάσταση και όταν εκπέμπει ενέργεια, επανέρχεται σε θεμελιώδη κατάσταση. Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο, για παράδειγμα, υπάρχουν στη θεμελιώδη τους κατάσταση μέχρι να απορροφήσουν ενέργεια που τα αναγκάζει να πηδήξουν σε τροχιακό υψηλότερης ενέργειας. Όταν συμβεί αυτό, το ηλεκτρόνιο θα λέγαμε ότι βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση.
Τα ηλεκτρόνια, ως αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, συγκρατούνται στα θετικά φορτισμένα πρωτόνια στον πυρήνα ενός ατόμου μέσω ηλεκτρομαγνητικής δύναμης. Περιβάλλουν τον πυρήνα σε έναν αριθμό ατομικών τροχιακών, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα διακριτό ενεργειακό επίπεδο. Κάθε τροχιά γύρω από τον ατομικό πυρήνα, που εννοείται ως κέλυφος ηλεκτρονίων, μπορεί να χωρέσει μόνο έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Τα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας τείνουν να γεμίζονται πρώτα. Όταν γεμίσει ένα δεδομένο κέλυφος, θα αρχίσει να συμπληρώνεται μια κατάσταση υψηλότερης ενέργειας.
Είναι δυνατό ένα ηλεκτρόνιο να μεταπηδήσει σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο πριν συμπληρωθεί αυτό το επίπεδο, αλλά αυτό απαιτεί ενέργεια από έξω από το σύστημα. Αυτή η ενέργεια μπορεί να έχει τη μορφή ενός φωτονίου, της βασικής μονάδας φωτός και άλλης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Όταν ένα φωτόνιο προσκρούει στο άτομο, η ενέργεια ωθεί το ηλεκτρόνιο σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο.
Ένα ηλεκτρόνιο απαιτεί περισσότερη ενέργεια για να μεταπηδήσει από το πρώτο ενεργειακό επίπεδο στο δεύτερο παρά από το δεύτερο στο τρίτο. Αυτό συμβαίνει επειδή η ελκτική δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου του πυρήνα είναι ισχυρότερη κοντά στον πυρήνα και μειώνεται με την απόσταση. Τα ηλεκτρόνια στο περιθώριο του ηλεκτρικού πεδίου, μακριά από τον πυρήνα, μπορούν να διεγερθούν στο σημείο να απελευθερωθούν εντελώς από το άτομο. Όταν συμβεί αυτό, το άτομο χάνει αυτή τη μονάδα αρνητικού φορτίου και ιονίζεται — με άλλα λόγια, δεν είναι πλέον ουδέτερα φορτισμένο, αλλά αντιθέτως γίνεται θετικά φορτισμένο ιόν.
Η κατάσταση ενθουσιασμού είναι συχνά σύντομη. Μετά το άλμα σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας, ένα ηλεκτρόνιο συνήθως εκπέμπει ένα φωτόνιο ή ένα φωνόνιο – μια μονάδα φωτός ή θερμότητας – για να επιστρέψει στη βασική του κατάσταση. Αυτό μπορεί να συμβεί φυσικά, μέσω αυθόρμητης εκπομπής, ή τεχνητά, μέσω διεγερμένης εκπομπής. Σε σπάνιες περιπτώσεις, η διεγερμένη κατάσταση διατηρείται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα σε ένα άτομο, τροποποιώντας τις χημικές του ιδιότητες.
Πολλές συσκευές παραγωγής φωτός έχουν σχεδιαστεί για να διεγείρουν τα ηλεκτρόνια για να παράγουν φωτόνια μέσω αυθόρμητης ή διεγερμένης εκπομπής. Τα λέιζερ, για παράδειγμα, λειτουργούν μέσω της διεγερμένης εκπομπής. Οι σωλήνες φθορισμού και οι σωλήνες καθοδικών ακτίνων χρησιμοποιούν αυθόρμητη εκπομπή για την παραγωγή φωτός.