Довжина вільного пробігу

Довжина́ ві́льного пробі́гу або середня довжина вільного пробігу — середня відстань, яку долає частинка за проміжок часу між зіткненнями з іншими частинками.

Позначається зазвичай літерою l. Вимірюється в одиницях довжини.

Довжина вільного пробігу є важливою характеристикою кінетичних процесів у газах, рідинах та твердих тілах. Вона специфічна для комбінації матеріалу та типу частинки.

Для носіїв заряду в твердому тілі довжина вільного пробігу набагато перевищує період кристалічної ґратки, оскільки завдяки квантовому характеру свого руху носії заряду (електрони провідності та дірки) не розсіюються ідеальною ґраткою, а лише дефектами та іншими носіями.

Зв'язок із часом релаксації

Між довжиною вільного пробігу, часом релаксації τ та середньою швидкістю частинки ${\displaystyle \langle v\rangle }$ справедливе співвідношення

${\displaystyle l=\langle v\rangle \tau }$.

Зв'язок із перерізом розсіювання

Для зовнішніх частинок, що розсіюються в середовищі з густиною розсіювачів n довжина вільного пробігу визначається формулою

${\displaystyle l={\frac {1}{n\sigma }}}$,

де σ — (повний перетин розсіяння).

Для розсіювання атомів газу з розподілом Максвелла, формула зв'язку з перетином розсіювання набирає вигляду:

${\displaystyle l={\frac {1}{{\sqrt {2}}n\sigma }}}$.

Див. також

• Ефект Кнудсена

Посилання

• Длина свободного пробега — стаття з Фізичної енциклопедії(рос.)