在物理學中，波矢量（或波矢量）是用于描述波的矢量，典型單位是周期每米。 它有大小和方向。 它的大小是波的波數（與波長成反比），它的方向垂直于波前。 在各向同性介質中，這也是波傳播的方向。

一個密切相關的向量是角波向量（或角波向量），典型單位是弧度每米。 波矢量和角波矢量通過固定的比例常數相關，每個周期 2π 弧度。

在物理學的幾個領域中，通常將角波矢量簡稱為波矢量，與例如晶體學形成對比。 使用符號 k 也很常見。

在狹義相對論的背景下，波矢量可以指四矢量，其中（角）波矢量和（角）頻率結合在一起。

對于本文，術語波矢量和角波矢量具有不同的含義，以避免混淆。 這里，波矢量由 k 表示，波數由 k = |k| 表示，角波矢量由 k 表示，角波數由 k = |k| 表示。 這些通過 k = 2πk 相關。

• r 是位置，
• 時間到了，
• ψ {displaystyle psi } 是 r 和 t 的函數，描述了描述波浪的擾動（例如，對于海浪， 水，或者對于聲波，ψ {displaystyle psi } 將是多余的氣壓）。
• A 是波的振幅（振蕩的峰值幅度），
• φ {displaystyle varphi } 是相位偏移，
• ω {displaystyle omega } 是波的（時間）角頻率，描述了它在單位時間內完成的振蕩次數
• k {displaystyle mathbf {k} } 是波的角波向量，描述了它在每單位距離內完成的振蕩次數，

使用波矢量和頻率的等效方程為

• ν {displaystyle nu } 是頻率
• k是波矢

波矢指向的方向必須與波傳播的方向區分開來。 波的傳播方向是波能量流的方向，是小波包運動的方向，即群速度的方向。 對于真空中的光波，這也是 Poynting 矢量的方向。 另一方面，波矢指向相速度的方向。 換句話說，波矢指向恒定相位表面的法線方向，也稱為波前。

在無損各向同性介質中，例如空氣、任何氣體、任何液體、無定形固體（例如玻璃）和立方晶體，波矢的方向與波傳播的方向相同。 如果介質是各向異性的，則波矢通常指向不同于波傳播方向的方向。 波矢總是垂直于恒定相位的表面。

例如，當波在各向異性介質中傳播時，例如光波通過不對稱晶體或聲波通過沉積巖，波矢可能不會準確指向波傳播的方向。

在固態物理學中，晶體中電子或空穴的波矢（也稱為 k 向量）是其量子力學波函數的波矢。 這些電子波不是普通的正弦波，但它們確實有一種正弦波的包絡函數，波矢是通過該包絡波定義的，通常使用物理定義。 有關詳細信息，請參閱布洛赫定理。

狹義相對論中的運動波面可以看作是時空中的超曲面（三維子空間），由波面經過的所有事件構成。 波列（由某個變量 X 表示）可以被視為時空中此類超曲面的單參數族。 這個變量 X 是時空位置的標量函數。