Энергетический спектр (закон дисперсии) — зависимость энергии частицы от импульса. Для свободной частицы закон дисперсии изотропен и зависит квадратично от импульса. Тако же параболический закон дисперсии встречается в физике твёрдого тела, поскольку при движении электрона в кристаллах, таких как кремний или арсенид галлия в низкоэнергетическом пределе закон дисперсии имеет параболическую зависимость от квазиимпульса вблизи дна зоны проводимости. В твёрдом теле по аналогии со свободной частицей вводят эффективную массу для частиц, отличную от массы частицы в вакууме и в общем слуае имеет место зависимость этой массы от направления в кристалле. Энергетический спектр частиц в твёрдом теле имеет более сложную структуру по сравнению со свободной частицей. Его знание очень важно для предсказания транспортных, оптических свойств электронного и дырочного газа в полупроводниках. На двумерной гексагональной решётке закон дисперсии линеен по волновому вектору, что делает квазичастицы безмассовыми (см. Зонная структура графена).