Exista diverse metode de a excita sau ioniza atomii. Dintre acestea vom aminti doar:

     a) excitarea si ionizarea prin ciocniri,

     b) excitarea si ionizarea termica

     c) excitarea si ionizarea optica.

    Excitarea are loc prin cedare de energie, pentru ca electronul sa ajunga pe nivele superioare. Energia necesara excitarii pe primul nivel superior este energia minima de excitare. O alta caracteristica a starii excitate este aceea ca raza atomului creste corespunzator, cu alte cuvinte atomul excitat este mai „umflat” decât cel în stare fundamentala. De obicei atomul excitat se noteaza prin A*, cel ionizat prin A⁺ daca este ion pozitiv odata ionizat, sau A⁺⁺ biionizat, iar ionii negativi A^– etc…. Ionii negativi se formeaza prin atasarea unuia sau mai multor electroni la un atom neutru.

Excitarea si ionizarea prin ciocniri. Acest proces are loc atât cu particule încarcate (de exemplu electroni, particule a) cât si cu particule neutre (neutroni, atomi neutri).   În multe cazuri energia particulei care ciocneste este obtinuta de la un câmp electric accelerator. Tot aici sunt date potentialele acceleratoare minime pentru aceste procese. Schematic, excitarea sau ionizarea prin ciocniri se poate reprezenta sub forma unor ecuatii de reactii. Spre exemplu, la o ciocnire cu un electron pot avea loc urmatoarele „reactii”:

    e^– + A   —> A+e^– (ciocnire simpla),

    e^– + A —> A* + e^–  (excitare),

    e^– + A —> A⁺ + 2e^–  (ionizare).

    Existenta ciocnirilor simple care nu conduc nici la excitare nici la ionizare arata ca nu orice ciocnire este „eficace” pentru o excitare sau ionizare chiar daca din punct de vedere energetic sunt îndeplinite toate conditiile. Daca particula incidenta are o energie mult mai mare ca cea minima de excitare sau ionizare, ea va fi capabila sa excite si sa ionizeze pe întreaga sa traiectorie, lasând în urma ei o „dâra” de atomi excitati si ionizati, pâna când îsi va pierde întreaga energie. Acesta este cazul radiatiilor emise de substantele radioactive care au proprietatea de a ioniza mediul prin care trec. Pe noi ne va interesa direct acest proces deoarece pe baza lui a fost conceputa o experienta fundamentala pentru verificarea modelului atomic Bohr. Ea a fost efectuata în 1914 de catre J. Frank si G. Hertz. Redusa la forma ei cea mai simpla ea consta dintr-o trioda în care filamentul este înconjurat stâns de o grila G pusa la un potential pozitiv împreuna cu anodul. Anodul nu mai are rol de accelerare ci doar de colectare a electronilor emisi de filament. Daca în tub exista un vid înaintat, electronii emisi de filament si accelerati de grila vor ajunge la electronul colector E. caracteristica curent-tensiune este analoga diodei, curentul tinzand catre o valoare de saturatie legata de colectarea tuturor electronilor emisi de filament . Sa presipunem ca în tub exista o cantitate de gaz, de exemplu hidrogen, heliu etc… la opresiune scazuta. În acest caz caracteristica curent-tensiune se va modifica, datorita urmatorului mecanism: pe portiunea FG electronii vor fi accelerati la potentialul V, presiunea gazului fiind astfel aleasa încât în aceasta regiune sa nu aiba loc nici o ciocnire electron-gaz. Cât timp potentialul nu va fi suficient de mare pentru a excita primul nivel atomic, ciocnirile vor fi de primul tip  si nu vor modifica simtitor curentul masurat de galvanometru. Atunci când energia electronului va fi egala cu primul potential de excitare al atomului, o parte dintre electroni îsi vor pierde prin ciocnire practic toata energia cinetica, încât curentul va scadea brusc.

În tabelul de mai sus  sunt trecute, pentru hidrogen, rezultatele calculelor care ne dau temperatura necesara pentru ca energia medie de agitatie termica sa fie egala cu energia de excitare. Se vede ca temperaturile necesare sunt enorme si s-ar parea ca este greu sa excitam termic atomul. Aceasta impresie se pierde daca ne gândim ca în realitate pe lânga atomi de energie medie mai exista si cei cu energie foarte mica sau foarte mare, evident într-o cantitate mai redusa. Calculele si experienta de toate zilele arata ca exista totusi suficienti atomi de energie foarte mare si la temperaturile normale, pentru ca aceste excitari sa aiba loc. Evident numarul atomilor excitati sau ionizati creste cu temperatura ceea ce se remarca prin cresterea intensitatii radiatiei de dezexcitare a atomilor. La temperatura de ? 650ºC orice corp începe sa capete o culoare rosiatica care treptat cu cresterea temperaturii se intensifica.