平均自由程

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，當 時，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；典型的數值為1ps，即。

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。

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，那麼平均自由程：

因（在一定條件下）

所以：