2015-06-15 09:54:51

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在一定的条件下,一个气体分子在连续两次碰撞之间可能通过的各段自由程的平均值,微粒的平均自由程是指微粒与其他微粒碰撞所通过的平均距离。用符号λ表示,单位为米。英文是 the mean free path of a particle。

基本信息

  • 中文名

    平均自由程

  • 外文名

    the mean free path of a particle

  • 概 述

    气体分子两次碰撞自由程的平均值 

  • 符 号

    λ表示

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折叠 编辑本段 简介

在一定的条件下,一个气体分子在连续两次碰撞之间可能通过的各段自由程的算数平均值,微粒的平均自由程是指微粒与其他微粒碰撞所通过的平均距离。用符号λ表示,单位为米。英文是 the mean free path of a particle。

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。若分子的直径为d,气体压强为P,则平均自由程为λ= kT/(2πPd2)1/2;对于室温下的空气分子,λ[cm] = 5×10-3/P[Torr],当P=10-10Torr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10cm,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。

一个分子在单位时间内与其他分子的碰撞的平均次数,为分子的平均碰撞频率 用Z加上-- 线

Z-- =√2 πd^2 n v^-

平均自由程:λ= 1/ (√2 πd^2 n)

n :分子的密度数

因 p=nkT

所以:λ= kT/ (√2 πd^2 p)

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