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

$Z_{0}={\frac {E}{H}}={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}}}}=\mu _{0}c={\frac {1}{\varepsilon _{0}c}}\,,$

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

$Z_{0}=\mu _{0}c=4\pi \times 10^{-7}\,{\frac {\mathrm {H} }{\mathrm {m} }}\cdot 299\,792\,458\,{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}=$

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

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.