Impedance vakua

Impedance vakua (někdy s přívlastky charakteristická či vlnová) je fyzikální konstanta vyjadřující poměr intenzit elektrického pole $E$ a magnetického pole $H$ v rovinné elektromagnetické vlně v prázdném prostoru. Značí se $Z_0$ a má stejný rozměr jako elektrický odpor, takže její základní jednotkou v soustavě SI je ohm. Z Maxwellových rovic plyne její vztah k dalším vlastnostem vakua

$Z_0 = \frac{E}{H} = \sqrt{\frac{\mu_0}{\epsilon_0}} = \mu_0 c = \frac{1}{\epsilon_0 c}\,,$

kde $\mu_0$ je permeabilita vakua, $\epsilon_0$ je permitivita vakua a $c$ je rychlost světla ve vakuu. Konstanty $\mu_0$ a $c$ mají v současném systému SI přesnou hodnotu, která vyplývá z definic jednotek metr a ampér. Hodnota impedance vakua je proto přesně

$Z_0 = \mu_0 c = 4\pi \times 10^{-7} \,\frac{\mathrm H}{\mathrm m} \cdot 299\,792\,458\,\frac{\mathrm m}{\mathrm s} =$

$= 119{,}9169832 \pi \, {\mathrm \Omega} = 376{,}730\,313\,461\,\dots\,{\mathrm \Omega} \,.$

V nové soustavě SI (pravděpodobně od roku 2015) bude definice ampéru odvozena od elementárního náboje $e$ místo permeability vakua. Konstanta $\mu_0$ bude svázána s hodnotou konstanty jemné struktury $\alpha$ vztahem

$Z_0 = \frac{2h\alpha}{e^2} = 2\alpha R_{\mathrm K} \,,$

kde $h$ je Planckova konstanta a $R_{\mathrm K}$ je von Klitzingova konstanta. Žádnou volbou jednotek nelze ovlivnit hodnotu bezrozměrné konstanty $\alpha$, která proto podléhá nejistotě měření, jež podle posledních dat činí $3{,}2 \times 10^{-10}$. Stejnou relativní nejistotou bude v novém systému zatížena hodnota impedance vakua.