평균 자유 경로

방사선 사진편집

에 감마선 방사선 촬영 단일 에너지 광자의 연필 빔의 평균 자유 경로는 광자가 대상 물질의 원자와의 충돌 사이에서 이동하는 평균 거리입니다. 그것은 재료에 따라 달라집 및 광자의 에너지:

ℓ=μ−1=((μ/ρ)ρ)−1,{\displaystyle\ell=\mu^{-1}=((\mu/\rho)\rho)^{-1},}

는 μ 은 선형 감쇠 계수,μ/ρ 질량 감쇠 계수 및 ρ 밀도의 물질이다. 질량 감쇠 계수는 국립 표준 기술 연구소의 데이터베이스를 사용하여 재료 및 에너지 조합에 대해 조회하거나 계산할 수 있습니다.

엑스레이 방사선 촬영에서 평균 자유 경로의 계산은 광자가 단일 에너지가 아니기 때문에 더 복잡하지만 스펙트럼이라고 불리는 에너지의 분포를 가지고 있습니다. 광자 대상 물질을 통해 이동,그들은 그들의 에너지에 따라 확률로 감쇠 됩니다.,결과적으로 스펙트럼 경화 라는 과정에서 그들의 분포 변화. 스펙트럼 경화 때문에 엑스레이 스펙트럼의 평균 자유 경로는 거리에 따라 변경됩니다.

때로는 평균 자유 경로 수에서 재료의 두께를 측정합니다. 하나의 평균 자유 경로의 두께를 가진 물질은 광자의 37%(1/이자형)로 감쇠 될 것입니다. 이 개념은 밀접하게 반값 층(고가)와 관련이있다:하나의 고가 광자의 두께를 갖는 물질은 광자의 50%를 감쇠한다. 표준 엑스레이 심상은 전송 심상,그것의 강렬의 부정적인 대수를 가진 심상 때때로 비열한 자유로운 경로 심상이라고 칭합니다입니다.

전자편집

에서는 거시적 책임 전송을 의미 자유로운 경로의 전하 캐리어에서는 금속 ℓ{\displaystyle\ell}에 비례하는 전기 이동성을 μ{\displaystyle\mu},값을 직접 관련된 전기 전도도,즉:

μ=q τ m=q ℓ m∗v F,{\displaystyle\mu={\frac{q\tau}{m}}={\frac{q\ell}{m^{*}v_{\rm{F}}}},}

q 는 책임,τ{\displaystyle\tau}는 것을 의미는 무료 시간,m*는 효과적 질량 및 vF 은 Fermi 속도의 요금 캐리어입니다. 페르미 속도는 비 상대 론적 운동 에너지 방정식을 통해 페르미 에너지로부터 쉽게 유도 될 수 있습니다. 그러나 박막에서는 필름 두께가 예측 된 평균 자유 경로보다 작을 수 있으므로 표면 산란이 훨씬 더 눈에 띄게되어 저항력이 효과적으로 증가합니다.

전자의 평균 자유 경로보다 작은 치수를 갖는 매체를 통한 전자 이동성은 탄도 전도 또는 탄도 수송을 통해 발생한다. 이러한 시나리오에서 전자는 도체 벽과의 충돌에서만 움직임을 변경합니다.

광학편집

만약 광자의 지름이 비광흡수입자를 체적분율로 정지시킨다면,광자의 평균 자유경로는 다음과 같다.

질량은 미에 이론을 사용하여 구형 입자에 대해 수치 적으로 평가할 수 있습니다.

음향편집

다른 빈 구멍에서는 벽에서 튀는 단일 입자의 평균 자유 경로가:2711>여기서 브이는 캐비티의 부피이고,에스 는 캐비티의 전체 내부 표면적이고,에프 는 캐비티의 형상과 관련된 상수이다. 가장 단순한 캐비티 모양의 경우 에프 약 4 입니다.

이 관계는 음향 전파의 기하학적 근사치를 사용하여 음향의 사빈 방정식을 유도하는 데 사용됩니다.

핵 및 입자 물리학편집

입자 물리학에서 평균 자유 경로의 개념은 일반적으로 사용되지 않으며 감쇠 길이의 유사한 개념으로 대체됩니다. 특히,주로 전자-양전자 쌍 생산에 의해 상호 작용하는 고 에너지 광자의 경우,방사선 길이는 방사선 촬영에서 평균 자유 경로와 많이 유사합니다.

핵 물리학의 독립 입자 모델은 다른 핵자와 상호 작용하기 전에 핵 내에서 핵자가 방해받지 않고 궤도를 도는 것이 필요합니다.

핵 물질에서 핵자의 유효 평균 자유 경로는 독립 입자 모델의 사용을 허용하기 위해 핵 크기보다 다소 커야합니다. 이 요구 사항은 이론에서 만든 가정에 모순 될 것으로 보인다… 우리는 여기서 아직 해결해야 할 핵 구조 물리학의 근본적인 문제 중 하나에 직면하고 있습니다.

—존 마르쿠스 블랏과 빅터 바이스 코프,이론 핵 물리학(1952)