临界密度这个概念在不同的领域有不同的含义，在分子云研究中，按道理来讲，应该存在两个临界密度。一个临界密度$n_{\rm c1}$是足以产生足够碰撞激发，从而使得谱线发射成为可能的、与发射谱线的粒子（称为目标粒子）相碰撞的粒子（称为碰撞粒子）的密度。另一个临界密度$n_{\rm c2}$指的是碰撞退激发与自发跃迁变得同样重要时的碰撞粒子的密度。前一个临界密度决定了能产生谱线所需的最低密度。后一个临界密度决定了谱线辐射与气体达到热平衡的密度。
   （某能级$j$的）前一个临界密度可以写为此能级向下自发跃迁的几率系数之和与碰撞导致的其他能级向此能级跃迁的碰撞速率系数之和的比例
$n_{\rm c1}=\frac{\sum_{i<j}A_{ji}}{\sum_{i\ne j}C_{ij}}$

   （某能级$j$的）前一个临界密度可以写为此能级向下自发跃迁的几率系数之和与碰撞导致的此能级向其他能级跃迁的碰撞速率系数之和的比例
$n_{\rm c2}=\frac{\sum_{i<j}A_{ji}}{\sum_{i\ne j}C_{ji}}$