在恒星大氣中，若在單位體積裏處於某一電離態r的原子總數目為Nr，處於同一電離態r某一激發態i的原子數為Nr，i，則比值
符合玻耳茲曼分佈律
。
式中
gi為統計權重；
ur為配分函數；
Ei為激發電位；
k為玻耳茲曼常數；溫度
T
B稱為激發溫度。恒星(包括太陽)大氣的激發溫度可用
生長曲線方法求出。用生長曲線方法得出的激發溫度在大多數情況下比
有效溫度低。例如，太陽的有效溫度為5，770K，而由鐵元素譜線的生長曲線得出的激發溫度隻有4，580K，而且對不同元素的激發溫度值有很大的彌散度，可能對不同元素有不同的激發溫度。對於恒星，有時二者可相差幾千度，如
天狼和雙子座
γ的激發溫度大約為6，000K，而有效溫度則高達10，000K。這是恒星大氣不處於嚴格的熱動平衡的表征。