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平均自由程

鎖定

在一定的條件下，一個氣體分子在連續兩次碰撞之間可能通過的各段自由程的平均值，微粒的平均自由程是指微粒與其他微粒碰撞所通過的平均距離。用符號λ表示，單位為米。英文是 mean free path.

中文名: 平均自由程
外文名: mean free path

概述: 氣體分子兩次碰撞自由程的平均值
符號: λ

平均自由程定義

對於氣體分子：相鄰兩次碰撞之間的平均距離，即稱為分子的平均自由程。若分子有效直徑為d，氣體壓強為 p，則平均自由程為

；對於室温下的空氣分子，λ[cm] = 5×10^-3/p[Torr]，當

時，λ將達到 500km。

對於半導體中的載流子：相鄰兩次碰撞之間的平均距離，即稱為載流子的平均自由程；其典型的數值為10nm，這比晶格常數要大得多。而在相鄰兩次碰撞之間的平均時間，即稱為載流子的平均自由時間 (Mean free time)，其值t決定於平均自由程 λ 和熱運動速度 v，即有 t = λ/v；典型的數值為 1ps，即10^(-12)s。

在氣體分子的碰撞理論的剛球模型中，認為分子只在碰撞的一剎那發生相互作用，而在其他時間內，分子作直線運動。相繼兩次碰撞間所走的路程叫分子的自由程。由於氣體分子的數目很大，碰撞頻繁，運動的變化劇烈，故其自由程只有統計意義。這個概念對研究氣體的特性（如擴散）和電子或中子之類的粒子穿過固體的運動很重要。