Fyzikální konstanty

Tabulka shrnuje vybrané fyzikální konstanty, definiční konstanty soustavy SI, atomové jednotky a hodnoty používané při převodech jednotek. U konstant, které definují soustavu SI, jsou od roku 2019 uvedeny přesné hodnoty bez nejistoty. U měřených konstant je vhodné sledovat aktuální doporučení CODATA, protože doporučené hodnoty a nejistoty se mohou v čase zpřesňovat.

Konstanty definující SI

Mezi přesné definiční konstanty SI patří mimo jiné rychlost světla ve vakuu c, Planckova konstanta h, elementární náboj e, Boltzmannova konstanta k a Avogadrova konstanta N_A. Přesná hodnota těchto konstant slouží k definici jednotek, například metru, kilogramu, ampéru, kelvinu a molu.

V přehledu jsou uvedeny hlavní fyzikální konstanty, definiční konstanty SI a vybrané atomové jednotky.
Konstanta / veličina	Značka	Hodnota	Poznámka
Definiční konstanty soustavy SI
rychlost světla ve vakuu	c	299 792 458 m·s⁻¹	Přesná definiční hodnota. Pevná hodnota c slouží k definici metru.
Planckova konstanta	h	6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J·s	Přesná definiční hodnota. Kilogram je od roku 2019 definován právě přes tuto konstantu. Historie kilogramu; Planckovy jednotky.
frekvence přechodu atomu cesia 133	Δν_Cs	9 192 631 770 Hz	Přesná definiční hodnota pro sekundu.
elementární náboj	e	1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C	Přesná definiční hodnota. Elementární náboj je atomová jednotka elektrického náboje.
Boltzmannova konstanta	k	1,380 649 × 10⁻²³ J·K⁻¹	Přesná definiční hodnota pro kelvin. Ludwig Boltzmann.
Avogadrova konstanta	N_A	6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹	Přesná definiční hodnota pro mol.
světelná účinnost monochromatického záření 540 THz	K_cd	683 lm·W⁻¹	Přesná definiční hodnota pro kandelu.
Odvozené přesné konstanty a běžné hodnoty
molární plynová konstanta	R	8,314 462 618 J·mol⁻¹·K⁻¹	Odvozená z přesných konstant R = N_A·k; zde uvedena v běžně používaném zaokrouhlení.
Faradayova konstanta	F	96 485,332 123 3 C·mol⁻¹	Odvozená z přesných konstant F = N_A·e. Michael Faraday.
redukovaná Planckova konstanta	ℏ	1,054 571 817 × 10⁻³⁴ J·s	ℏ = h/(2π). Hodnota je zaokrouhlená na běžně uváděný počet číslic.
Stefanova‑Boltzmannova konstanta	σ	5,670 374 419 × 10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴	Odvozená z přesných konstant k, h a c. Ludwig Boltzmann.
Wienova posunovací konstanta	b	2,897 771 955 × 10⁻³ m·K	Vztah pro maximum záření černého tělesa: λ_max·T = b.
ekvivalent energie klidové hmotnosti	c²	8,987 551 787 × 10¹⁶ J·kg⁻¹	Přesně odvozeno z rychlosti světla ve vakuu.
normální tíhové zrychlení	g_n	9,806 65 m·s⁻²	Konvenční hodnota, nikoli gravitační konstanta.
Měřené fundamentální konstanty (CODATA 2022)
Newtonova gravitační konstanta	G	6,674 30 × 10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻²	Měřená konstanta; ekvivalentně N·m²·kg⁻². Relativní nejistota je proti mnoha jiným konstantám poměrně velká.
konstanta jemné struktury	α	7,297 352 564 3 × 10⁻³	Bezrozměrná konstanta elektromagnetické interakce.
Rydbergova konstanta	R_∞	1,097 373 156 815 7 × 10⁷ m⁻¹	Johannes Robert Rydberg (1854–1919). Související: Rydbergovy atomové jednotky.
atomová hmotnostní konstanta / dalton	m_u, u, Da	1,660 539 068 92 × 10⁻²⁷ kg	1 u = 1 Da = 1/12 klidové hmotnosti atomu nuklidu ¹²C.
klidová hmotnost elektronu	m_e	9,109 383 713 9 × 10⁻³¹ kg	Patří mezi klíčové atomové konstanty.
klidová hmotnost protonu	m_p	1,672 621 925 95 × 10⁻²⁷ kg	Přibližně 1,007 276 466 6 u.
klidová hmotnost neutronu	m_n	1,674 927 500 56 × 10⁻²⁷ kg	Přibližně 1,008 664 916 1 u.
Bohrův poloměr	a₀	5,291 772 105 44 × 10⁻¹¹ m	Atomová jednotka délky, často označovaná jako bohr.
Bohrův magneton	μ_B	9,274 010 065 7 × 10⁻²⁴ J·T⁻¹	Magnetický moment elektronu v atomové fyzice. Niels Bohr.
jaderný magneton	μ_N	5,050 783 739 3 × 10⁻²⁷ J·T⁻¹	Magnetický moment používaný v jaderné fyzice.
permeabilita vakua	μ₀	1,256 637 061 27 × 10⁻⁶ H·m⁻¹	Po redefinici SI (2019) již není přesně 4π × 10⁻⁷ H·m⁻¹; závisí na měřené konstantě jemné struktury.
permitivita vakua	ε₀	8,854 187 818 8 × 10⁻¹² F·m⁻¹	Po redefinici SI (2019) již není přesná; platí ε₀ = 1/(μ₀c²).
Atomové jednotky a další používané hodnoty
hartree	E_h	4,359 744 722 206 × 10⁻¹⁸ J	Atomová jednotka energie. Douglas Rayner Hartree.
atomová jednotka času	t₀	2,418 884 326 586 × 10⁻¹⁷ s	V chemii a atomové fyzice se někdy neformálně označuje jako jiffy.
atomová jednotka elektrického dipólového momentu	ea₀	8,478 353 619 8 × 10⁻³⁰ C·m	Atomová jednotka dipólového momentu.
atomová jednotka elektrického pole	E_h/(ea₀)	5,142 206 751 12 × 10¹¹ V·m⁻¹	Někdy se historicky označovala jako stark.
Loschmidtova konstanta	n₀	2,686 780 111 × 10²⁵ m⁻³	Počet částic ideálního plynu v 1 m³ při 273,15 K a 101,325 kPa. Johann Josef Loschmidt.
molární objem ideálního plynu	V_m	22,413 969 54 × 10⁻³ m³·mol⁻¹	Pro 273,15 K a 101,325 kPa; vyplývá z R·T/p.
solární konstanta	S	přibližně 1361 W·m⁻²	Praktická hodnota celkového slunečního ozáření u horní hranice atmosféry se podle metodiky a období liší. Viz solární konstanta.
pí (Ludolfovo číslo)	π	3,141 592 653 589 793…	Poměr obvodu kruhu a jeho průměru.

Jak tabulku používat

U přesných definičních konstant SI není uvedena nejistota. Jejich číselné hodnoty jsou součástí definice jednotek. U měřených konstant, například u Newtonovy gravitační konstanty G, je hodnota doporučením CODATA a má experimentální nejistotu.

Hodnoty ve tvaru a × 10ⁿ znamenají vědecký zápis. Například 6,674 30 × 10⁻¹¹ znamená 0,000 000 000 066 743 0.

Poznámka:

Atomové jednotky – nejsou součástí běžné soustavy SI. Jsou to přirozené jednotky užívané hlavně v atomové fyzice a kvantové chemii, kde zjednodušují rovnice a číselné výpočty. Související: Rydbergovy atomové jednotky (ARU).

Redefinice SI 2019 – Dne 20. května 2019 vstoupila v platnost redefinice soustavy SI, která zafixovala přesné hodnoty čtyř fundamentálních konstant: Planckovy konstanty h, elementárního náboje e, Boltzmannovy konstanty k a Avogadrovy konstanty N_A. Tyto konstanty přestaly být měřenými veličinami a staly se definičními hodnotami, z nichž se odvozují jednotky kilogram, ampér, kelvin a mol. Pro aktuální hodnoty a nejistoty měřených konstant doporučuji používat databázi CODATA 2022. U přesných definičních konstant SI není uváděna nejistota; u měřených konstant se doporučené hodnoty mohou v dalších vydáních CODATA měnit.

Časté otázky

Jaká je hodnota gravitační konstanty?: Newtonova gravitační konstanta G = 6,674 30 × 10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻² podle CODATA 2022. Ekvivalentní zápis jednotky je N·m²·kg⁻². Jde o měřenou konstantu, nikoli o přesnou definiční hodnotu.
Jaká je hodnota Planckovy konstanty h?: Planckova konstanta h = 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J·s přesně. Od redefinice SI v roce 2019 je definiční konstantou, přes kterou je definován kilogram.
Jaká je hodnota Boltzmannovy konstanty k?: Boltzmannova konstanta k = 1,380 649 × 10⁻²³ J·K⁻¹ přesně. V soustavě SI je definiční konstantou pro kelvin.
Jaká je hodnota Avogadrovy konstanty N_A?: Avogadrova konstanta N_A = 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ přesně. Udává počet elementárních entit v jednom molu látky.
Jaká je rychlost světla ve vakuu?: Rychlost světla ve vakuu c = 299 792 458 m·s⁻¹ přesně. Pevná hodnota této konstanty se používá k definici metru.
Jaká je hodnota elementárního náboje?: Elementární náboj e = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C přesně. Tato hodnota definuje ampér prostřednictvím elektrického náboje.
Jaká je hodnota plynové konstanty R?: Molární plynová konstanta R = 8,314 462 618 J·mol⁻¹·K⁻¹ v běžně uváděném zaokrouhlení. Je odvozena ze vztahu R = N_A·k.
Co je Wienova posunovací konstanta?: Wienova posunovací konstanta b ≈ 2,897 771 955 × 10⁻³ m·K. Vztah λ_max·T = b udává polohu maxima záření černého tělesa.

Zdroje k aktuálním hodnotám

Související

Jednotky SI – soustava definovaná přes pevné hodnoty konstant
Rychlost světla – definiční konstanta metru
Historie kilogramu – kilogram po redefinici SI 2019
Planckovy jednotky
Rydbergovy atomové jednotky
Nobelova cena za fyziku – řada konstant nese jména laureátů