Impedance vakua

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

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}{\varepsilon_0}} = \mu_0 c = \frac{1}{\varepsilon_0 c}\,,

kde \mu_0 je permeabilita vakua, \varepsilon_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[1]

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}.[2] Stejnou relativní nejistotou bude v novém systému zatížena hodnota impedance vakua.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. 2010 CODATA recommended values, characteristic impedance of vacuum
  2. 2010 CODATA recommended values, fine-structure constant