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 the mean free path of a particle。
基本介紹
- 中文名：平均自由程
- 外文名：the mean free path of a particle。
- 概述：氣體分子兩次碰撞自由程的平均值
- 符號：λ表示
定義,關係式,
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
；對於室溫下的空氣分子，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。
關係式
一個分子在單位時間內與其他分子的碰撞的平均次數，為分子的平均碰撞頻率 ，用
表示
其中
為平均速度，
為分子數密度，那么平均自由程：
因 p=nkT（在一定條件下）
所以：
