Die Wellenlänge λ ist der räumliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten gleicher Phase in einer Welle (z.B. Maximum zu Maximum) und steht in der Beziehung λ = c / f für Licht im Vakuum, wobei c die Phasengeschwindigkeit und f die Frequenz ist. In der Werkstoffwissenschaft ist die genaue Kenntnis der Wellenlänge zentral, da viele Charakterisierungsmethoden wellenbasiert sind.

Für Lichtwellenlängen im UV‑, sichtbaren und IR‑Bereich bestimmt die Wellenlänge die Art der Wechselwirkung mit Materie, etwa Absorption, Streuung und Brechung. Optische Spektroskopie (UV/Vis, IR, Raman) nutzt definierte Wellenlängen, um elektronische und vibrationale Übergänge in Festkörpern zu untersuchen. Die Eindringtiefe elektromagnetischer Strahlung und die laterale Auflösung optischer Mikroskopie sind direkt an die Wellenlänge gekoppelt.

Auch bei nichtoptischen Wellen ist λ entscheidend: In der Röntgendiffraktometrie muss die Röntgenwellenlänge mit den Gitterabständen vergleichbar sein, um nach Bragg (2d sinθ = nλ) Beugungsmaxima zu erhalten. Für Elektronen- und Neutronenstrahlung bestimmt die de‑Broglie‑Wellenlänge die Auflösung und den sensitiv zugänglichen Längenskalenbereich. In der Ultraschallprüfung legt die akustische Wellenlänge die Nachweisgrenze für Defekte fest.

Ingenieurwissenschaftlich wichtig ist zudem das Verhältnis von Wellenlänge zu Probenabmessungen und Mikrostrukturgrößen. Streu- und Interferenzeffekte treten besonders stark auf, wenn die Wellenlänge in der Größenordnung von Korngrößen, Poren oder Schichtdicken liegt. Die gezielte Wahl geeigneter Wellenlängen erlaubt daher eine skalenselektive Untersuchung und Optimierung von Werkstoffeigenschaften.