Các hạt mang điện đi qua môi trường vật chất bị mất dần năng lượng do sự va chạm không đàn hồi và đến một lúc nào đó phải dừng lại, nghĩa là nó có quãng chạy hữu hạn trong môi trường. Sự mất mát năng lượng mang tính thống kê nên ta chỉ xét khái niệm quãng chạy trung bình R của hạt. Về mặt lý thuyết, sự phụ thuộc quãng chạy R vào năng lượng E có thể xác định theo biểu thức (1.6)
0 0 d E R d E d x E (1.6)
Các hạt tích điện khi va chạm với các electron của nguyên tử môi trường có thể bị lệch hướng. Sự lệch hướng do tán xạ Coulomb đàn hồi của hạt với hạt nhân đóng vai trò đáng kể, có khi lệch trên 90o. Vì vậy khái niệm quãng chạy thực của hạt và bề dày hấp thụ không hoàn toàn đồng nhất với nhau. Nhưng trong thực nghiệm chỉ xác định được bề dày hấp thụ và đại lượng đó được gọi là quãng chạy.
Về mặt thực nghiệm, để xác định quãng chạy của các hạt nặng tích điện, người ta khảo sát sự hấp thụ của môi trường lên chúng, tức là đo số hạt truyền qua được lớp vật chất của một chùm hạt tới đơn năng, song song đi vào lớp vật chất đó. Đối với hạt alpha và các hạt nặng tích điện, kết quả thực nghiệm cho thấy, cường độ ban đầu của chùm tia hầu như không thay đổi khi tăng dần bề dày lớp vật chất cho đến khi bề dày đạt đến một giá trị xác định, cường độ chùm tia giảm đột ngột tiến về không như biểu diễn trong hình 1.6. Từ đồ thị trong hình 1.6, ta có hai cách để định nghĩa quãng chạy. Bề dày hấp thụ tương ứng điểm cắt của trục hoành với đoạn thẳng của đường hấp thụ kéo dài gọi là quãng chạy ngoại suy Re. Bề dày hấp thụ tương ứng với sự giảm phân nữa cường độ chùm tia ban đầu được gọi là quãng chạy trung bình Rm.
Hình 1.6. a) Sơ đồ thí nghiệm truyền qua
b) Sự phụ thuộc của chùm tia vào bề dày hấp thụ