自由粒子是在微观尺度下不受力的粒子，不受任何约束，因而会自由移动，在运动中不改变能量。由于事实上不存在绝对不受力的粒子，所以自由粒子是一个理想的物理模型。在物理学中，自由粒子是不被位势束缚的粒子，在经典力学中，一个自由粒子所感受到外来的净力是0。

简介

自由粒子是不受力所以运动相对而言比较自由的粒子，是科学家为了研究粒子而提出的物理模型。在运动中，粒子能量不会发生改变。如果一个粒子的能量大于在任何地点的位势，不会被位势束缚，则称此粒子为自由粒子。更强版的定义还要求位势为常数。在一维空间分为几个区域，只有在每个区域内位势为常数；在区域与区域之间，位势不相等，则称此粒子为半自由粒子。

通过科学家的研究发现，强核力有一个叫做渐进自由的性质，即强核力的强度与距离成反比。当两个粒子贴近时，强核力几乎消失。强核力是四种基本力中最强的、作用距离最短的一种力。在正常能量下，强核力确实很强，它将夸克紧紧束缚在一起。但是，大型粒子加速器的实验指出，在高能下强相互作用力变得弱的多，夸克和胶子的行为就像自由粒子那样，来回游走。

古典自由粒子

古典自由粒子的特点是它移动的速度是不变的。它的动量是粒子的质量乘以速度，能量是质量乘以速度平方的一半。

非相对论性

描述一个非相对论性自由粒子的含时薛定谔方程式有一个平面波解，这表明自由粒子的波函数在位置或动量方面都是局部性的。动量的期望值是约化普朗克常数乘以波向量，能量的期望值是约化普朗克常数乘以角频率。波的群速度等于粒子的经典速度，而波的相速度是粒子经典速度的一半。自由粒子的波函数以波包函数表示，通过傅立叶变换，可以推导出在任何时间的波函数。

相对论性

相对论性的自由粒子的量子行为需要用特别的方程专门描述，如克莱因-戈尔登方程描述中性的，自旋为零的，相对论性的自由粒子的量子行为，而狄拉克方程描述相对论性的电子（自旋为1/2）的量子行为。

参阅

- 态叠加原理。

- 无限深方形阱。

- 有限深方形阱。

- 有限位势垒。

- 球对称位势。

- Delta位势阱。

- Delta位势垒。

- 波包。