更新时间:2023-04-28 15:14
对于气体分子:相邻两次碰撞之间的平均距离,即称为分子的平均自由程。若分子有效直径为d,气体压强为 p,则平均自由程为;对于室温下的空气分子,λ[cm] = 5×10^-3/p[Torr],当时,λ将达到 500km。
对于半导体中的载流子:相邻两次碰撞之间的平均距离,即称为载流子的平均自由程;其典型的数值为10nm,这比晶格常数要大得多。而在相邻两次碰撞之间的平均时间,即称为载流子的平均自由时间 (Mean free time),其值t决定于平均自由程 λ 和热运动速度 v,即有 t = λ/v;典型的数值为 1ps,即10^(-12)s。
在气体分子的碰撞理论的刚球模型中,认为分子只在碰撞的一刹那发生相互作用,而在其他时间内,分子作直线运动。相继两次碰撞间所走的路程叫分子的自由程。由于气体分子的数目很大,碰撞频繁,运动的变化剧烈,故其自由程只有统计意义。这个概念对研究气体的特性(如扩散)和电子或中子之类的粒子穿过固体的运动很重要。
一个直径为 d 的球形分子在单位时间内与其他同种分子的碰撞的平均次数满足
因理想气体压强公式 p=nkT,所以平均自由程又可表示为