Il termine numero d'onda si riferisce al numero di cicli d'onda completi di un campo elettromagnetico (campo EM) che esistono in un metro (1 m) di spazio lineare. Il numero d'onda è espresso in metri reciproci (m-1).
Il numero d'onda per un campo EM è uguale a 2 pi diviso per la lunghezza d'onda in metri. (In alcuni riferimenti, è definito come il reciproco della lunghezza d'onda in metri; in altri ancora, è definito come il reciproco della lunghezza d'onda in centimetri.) Man mano che la lunghezza d'onda si accorcia, il numero d'onda diventa più grande.
Il numero d'onda è solitamente specificato per un campo EM nel vuoto, chiamato anche spazio libero. Nella maggior parte delle situazioni, l'aria è equivalente a un vuoto. In supporti diversi dallo spazio libero, il numero di onde per un dato campo EM può aumentare. Quando un raggio di luce passa dall'aria all'acqua o al vetro, oppure un segnale radio si propaga attraverso un dielettrico in polietilene anziché nell'aria, la lunghezza d'onda si accorcia perché la velocità di propagazione diminuisce. Ciò fa aumentare il numero di onde.
Nello spazio libero, il numero d'onda k (in metri reciproci) è correlato alla frequenza f (in hertz) secondo la seguente formula:
k = f / c
dove c è la velocità di propagazione EM nello spazio libero, approssimativamente uguale a 2.99792 x 108 metri al secondo.
In mezzi diversi dallo spazio libero, c deve essere moltiplicato per un fattore di velocità v. Il fattore di velocità per un particolare mezzo è il rapporto tra la velocità di propagazione EM in quel mezzo e la velocità di propagazione EM nello spazio libero. Come tale, il fattore di velocità è sempre maggiore di 0 e minore o uguale a 1. Tenendo conto del fattore di velocità, la formula sopra diventa:
k = f / (vc)
Vedi anche campo EM, frequenza e lunghezza d'onda.