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Il numero d'onda, , è il numero di oscillazioni che un'onda compie nell'unità di spazio ed è quindi l'inverso della lunghezza d'onda:
La sua unità di misura nel Sistema Internazionale è il metro alla meno uno, m-1, viene però più spesso impiegato il suo multiplo cm-1.
dove è la velocità di propagazione dell'onda. In particolare per le onde elettromagnetiche che si propagano nel vuoto, la velocità è c e l'espressione diventa:
Il numero d'onda è dunque proporzionale anche all'energia della radiazione:
Nella spettroscopia IR è l'unità di misura che viene usata più abitualmente per definire la posizione delle bande di assorbimento e di diffusione Raman.
Il numero d'onda è strettamente legato al vettore d'onda k, una grandezza che trova largo impiego in meccanica quantistica, fisica dello stato solido e nella diffrazione dei raggi x. Il suo modulo viene talvolta chiamato numero d'onda angolare, ed è uguale al numero d'onda moltiplicato per 2&pi.