Кіріспе

Толқынды сипаттайтын вектор; көбінесе оның таралу бағыты. Физикада толқын векторы (немесе толқындық вектор) – толқынды сипаттау үшін қолданылатын вектор, оның әдеттегі өлшемі метрге цикл. Ол шамасы мен бағыты бар. Оның шамасы толқын саны болып табылады (толқын ұзындығына кері пропорционал), ал бағыты толқын фронтына перпендикуляр. Изотропты ортада бұл толқын таралу бағытымен да сай келеді. Бұрыштық толқын векторы (немесе бұрыштық толқындық вектор) да бар, оның әдеттегі өлшемі метрге радиан. Толқын векторы мен бұрыштық толқын векторы пропорционалдық тұрақтысымен байланысты, ол 2 радианға тең цикл үшін. Физиканың көптеген салаларында бұрыштық толқын векторын, мысалы, кристаллографиядан айырып, жай ғана толқын векторы деп атау қалыпты. Қайсысын қолданса да k символын пайдалану да кең таралған. Арнайы салыстырмалылық теориясы контекстінде толқын векторы төрттік векторды білдіре алады, онда (бұрыштық) толқын векторы мен (бұрыштық) жиілік біріктіріледі.

Толқын векторының бағыты

Толқын векторының бағыты "толқын таралу бағытынан" ажыратылуы керек. "Толқын таралу бағыты" – бұл толқынның энергия ағынының бағыты және шағын толқын шоғырының қозғалыс бағыты, яғни топтық жылдамдықтың бағыты. Вакуумдағы жарық толқындары үшін бұл Пойнтинг векторының бағытына да сәйкес келеді. Ал толқын векторы фазалық жылдамдықтың бағытына нұсқайды. Басқаша айтқанда, толқын векторы тұрақты фаза беттеріне, сондай-ақ толқын фронттары деп аталатын, қалыпты бағытты көрсетеді. Ауа, кез келген газ, кез келген сұйықтық, аморфты қатты денелер (мысалы, шыны) және кубикалық кристалдар сияқты жоғалтусыз изотроптық ортада толқын векторының бағыты толқын таралу бағытымен бірдей болады. Егер орта анизотроптық болса, толқын векторы көбінесе толқын таралу бағытынан өзгеше бағытта болады. Толқын векторы әрқашан тұрақты фаза беттеріне перпендикуляр болады. Мысалы, толқын анизотроптық орта арқылы, мысалы, асимметриялық кристалл арқылы жарық толқындары немесе шөгінді тау жынысы арқылы дыбыс толқындары арқылы өтетін кезде, толқын векторы толқын таралу бағытына дәл нұсқамауы мүмкін.

Қатты дене физикасында

Қатты дене физикасында кристаллдағы электронның немесе тесіктің "толқын векторы" (оны k векторы деп те атайды) – оның кванттық механикалық толқындық функциясының толқын векторы. Бұл электрондық толқындар қалыпты синусоидалық толқындар емес, бірақ оларда синусоидалық қаптама функциясы болады, және толқын векторы осы қаптама толқын арқылы анықталады, көбінесе "физикалық анықтама" қолданылады. Толықрақ мәліметтер үшін Блох теоремасына жүгініңіз.