光的干涉原理是指两条光线通过同一点时发生的相互作用。
一、干涉：
干涉指两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加，形成新的波形现象。这是从光是一种波（即波动性）的角度来解释干涉现象，对于两束电磁波的干涉，我们也可以将其描述为：彼此振动的电场强度向量叠加的结果。
而在实验中，光会体现出一种波粒二象性，即光是一种概率波。当光的粒子数密度极高（或数量极高），且探测仪器分辨本领远低于一个光子的能量时，则可以看做是经典电磁波，遵循麦克斯韦方程组。因此，从光的粒子性角度来描述干涉，就是：光的干涉也是光子自身的概率幅（描述粒子的量子行为的复函数）叠加的结果。
虽然光在某种程度上表现出粒子性，但是在当前（二十一世纪初）以干涉术为手段的量测手段中，我们大多数情况下只考虑光的波动性，即以光是电磁波为主的几何光学原理作为参考。
在波恩与沃尔夫的《光学原理：光的传播、干涉和眼内设的电磁理论》书中，通过一段实验上的现象描述引入干涉的概念：
例如，如果用适当的仪器把光源来的光分成两束，然后把他们叠加起来，就会发现叠加区域中的强度在极大与极小之间逐点变化：极大超过二光束强度之和，极小可能是零。这种现象称为干涉。
看似很随性、甚至叙述语言很不像定理的一句话，囊括了形成干涉现象的四大条件：频率相同/波长相同；电磁场振动方向相同；相位差恒定；两光波光程差小于波列长度/相干波路径间距小于相干长度。这里第四点的两个名词非常容易产生误区：光程、波列。
光程字面意思是光的路程，但是光程并不是指光在空间坐标系中行进的路程，也就是说，空间距离不被作为描述光程的物理量。光作为一种电磁波，描述电磁波的物理量有频率、波长、振幅，在不同介质中光的频率不变，波长改变，因此空间距离来描述光的“路程”是非常不严谨的。因此，光程在定义上就有了与字面含义截然不同的意思：
光程是一个折合量，可理解为在相同时间内光线在真空中传播的距离。在传播时间相同或相位改变相同的条件下，把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。在数值上，光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程。
用人话讲也就是说，光程是按波长数量/相位周期算的（电磁波在不同折射率介质传播中，频率不变，波长改变），两束初始相位相同的光，在经过不几何同路径汇集与空间内一点，两束电磁波经过的相位周期之间的差值即为光程差。只是在不同折射率下，都可以换算成该电磁波在真空中传播的距离。光程的重要性在于确定光的相位，相位决定光的干涉和衍射行为。
波列这个概念就要从光源的特点讲起了。波列是一种延伸与移动于空间的波动，在任意时刻，可以用周期函数来描述。我们使用的光源，无论是钨丝灯还是LED还是天空中的自然日光，光源发光的原理都是原子重复地被激发至能量较高的激发态，然后跃迁至能量较低的稳定态并释放出光子（LED是电子和电洞结合释放光子，某种意义上也是一种电子跃迁的表现）。
这持续大约10^-8秒的过程中，会发射出有限延伸的光波波列。普通光源所发射出的光波是由很多有限波列组成，但是由于是不同原子受激发产生光子（波列）的时间点不尽相同，因此在宏观下这些波列并不能产生稳态的干涉，只可能在某个瞬间两波列相遇在一起形成短暂的干涉然后就又消失了，并不能被我们在宏观尺度下观测。
而我们现实中看到的稳定干涉现象，需要达成波在空间中重叠，且是在相当长的一段时间/空间内形成稳定的重叠，即具有相当大的相干长度，因此干涉现象对光的波列有以下限制：两光波光程差小于波列长度/相干波路径间距小于相干长度。意思就是，两束有限延伸的光波波列得满足互相有接触到的条件才有相互干涉的可能性。
二、光的相干性：
A、非相干光-自发辐射：
光由原子中能态跃迁或半导体中电子电洞的复合产生，各个光子是独立、随机的辐射。
自发辐射过程：原子中电子从激发态（高能级）向基态（基态能级）跃迁、或是半导体中的电子电洞复合时，两种状态间的能量差（在半导体中近似为禁带能量）发射出来形成光子。
发射的光子在能态跃迁的时间内，由于电场和磁场的增强，光子发射不断减弱。因为它不是连续波，而是脉冲电磁波，所以表示光的参数处频率之外，还有相位。但是自发辐射的光，其光子之间相位是互相无关、独立随机产生的。光频率是由这些光子汇集成的光的平均频率，但是他们的相位是无规则的，因而不能称为正弦波，而是畸变波，这种光即为非相干光。
B、相干光-受激辐射：
电子从激发态向基态跃迁不是自发形成的，而是由外界光子照射引起，并且照射光子的能量与两种能态的能量差相等。
受激辐射过程：随跃迁产生的新光子的相位与激励源光子的相位相同，因而具有相同能量和相位的光子数得到放大。如果进一步用谐振器增加反馈，就会引起相同相位的激光震荡，这样就可以得到接近为正弦波的电磁波，这种光即为相干光。
相干光与非相干光之间除了干涉现象以外，也有其他的一些表现不同的现象。在透镜系统中，非相干光用透镜聚光，因产生辐射的位置独立且不相同，仅能在透镜焦点形成虚像。而相干光用透镜聚光，因产生光子为等相位面且相互平行，可在透镜焦点聚焦为波长大小的点。
以上相干概念，是光的振幅变化作为时间的一元函数所观察到的现象，称为时间相干性。而光作为一种电磁波，其振幅也是在空间坐标系中的函数，因此也存在空间相干性。
时间相干性和空间相干性这两个极易混淆的概念被用来描述波动在传播时其时间与空间上的相关特性。
1、时间相干性：
光波在一定光程差下能够发生干涉，把光通过相干长度所需的时间称为相干时间。同一光源在相干时间内不同时刻发出的光，经过不同几何路径相遇时能产生干涉，这种干涉性称为时间相干性。
举例：一道光对观察者迎面而来，若是在同一位置、但不同时间点，由观察者所量的波长都一致，那么就表示这道光在这段时间内具有良好的时间相干性。
即干涉实验中，光屏沿光线方向平移，光屏上某一固定点上产生的周期性明暗变化，体现干涉光束间的时间相干性。典型范例就是在相位移术中，通过逐步改变待测物与参考面间的光程差获得的干涉条纹，用“距离位移换取时间位移”（“时间位移转化为距离位移”）的方式获得的干涉现象。时间相干性高，表明光的波长成分较为单一，即光的单色性高/带宽小/频宽小。
而较大频宽/带宽/多色成分构成的光，每个波长组分的光其产生的干涉条纹相位周期不一样，即条纹间隔不一，因此相互叠加使可见度降低，具有较小的时间相干性。干涉条纹只存在于较小的光程范围内，在波长组分的公倍数距离处附近会形成干涉波包，这便是白光干涉的原理，利用白光光源短相干性、产生干涉波包的特点来进行干涉仪量测。
2、空间相干性：
杨氏双缝干涉中，扩展光源照射挡板，若通过挡板上两点的光在空间内相遇时能发生干涉，则称通过这两点的光具有空间相干性。这里需要解释以下扩展光源的概念：实际光源有大小之分而非绝对标准的点光源，称为扩展光源，扩展光源被视为许多点光源的集合。
举例：两观察者左右相隔一段距离，于不同位置面对同一迎面而来的光波，分别量测该光波之波长，若包含两名观察者间的任一位置都能量得相同波长，则表示此光波在这两名观察者间具有良好的空间相干性。
即干涉实验中，光屏位置固定，光屏水平面上的条纹分布具有周期性的明暗变化，体现干涉光束间的空间相干性。空间相干性高，表明该光的指向性较为一致，即光的单向性。
三、干涉基础计算理论：
1、描述光的函数：
描述光的函数有很多种，有量子力学的波函数、几何光学的三角函数以及通过欧拉公式导出的指数函数等。其中量子力学领域的波函数是一种复值函数，表示粒子在时间t、位置r的概率幅，在某时间、某位置发生相互作用的概率幅。
我们在干涉仪相关的研究中，是属于对以电磁波为主的光学进行相关研究的领域，因此在这里我们仅用三角函数与指数函数，将光定义为一种简谐波、平面波进行干涉现象的分析计算。
描述光通常有两种方式，一种是描述光强值伴随空间及时间的变化函数，另一种是描述该电磁波电场在空间及时间中的变化函数。从电磁学中我们可以获得：光强值与电场强度的平方呈正比。
电磁波在空间中的传播，有两个自变量：时间和空间，其中空间位置分解为三个坐标向量。一列偏振光，空间位移产生的相位变化与时间变化产生的相位变化相反。
电磁波向z轴正方向传播，先考虑时间停止，沿传播方向上空间相位变化与传播方向位移相同；再考虑空间位置不变，该点电磁波的时间相位变化与传播方向位移相反。因此当以电磁波传播方向为正时，电磁波的相位可以分为三个部分：空间相位、时间相位、初始相位。
以上仅将干涉现象需要的对光波进行描述的函数进行必要的介绍，从麦克斯韦方程推导电场磁场关系、电磁波为横波、严格推导电磁场场强与光强的函数关系式等内容。
2、欧拉公式：
欧拉公式将指数函数的定义域扩大到复数，建立了三角函数和指数函数的关系。而将简谐波函数以指数函数的形式表示，也极大地方便了运算。在回顾我们在前面提到的描述电磁波的三个参数：频率波长振幅，对该共轭复数取实部并不会影响到这三个参数，并且依旧符合运算规则。
3、条纹可见度：
描述相干性之前，必须要先明确如何表示相干性。对于所有的光线干涉现象而言，最显著的现象就是有周期性的光强变化值构成的干涉条纹，因此干涉条纹的可见度就成为最能代表相干性高低的参数。
可见度，即条纹上光强最大值与最小值的差异程度，条纹光强最大值与最小值相差越大该条纹就越清晰可见，相反光强最大值与最小值相差越小该条纹就越越难以区分。
4、干涉计算：
考虑两个沿z轴正方向、相同线偏振态的频率相同单频光，在光屏上一点的干涉现象，干涉的计算要从干涉的现象：电磁场的叠加开始推导。这里将空间相位分解入复振幅矢量中，时间相位在电场矢量中，亦有一些推导方式将空间相位与时间相位合在一起表示在电场矢量式中。
两单频光束干涉，两光束各自传播方向亦是非常重要的参数，这里着重体现光束的传播方向，遂用复振幅矢量表述光束传播方向。当时间远大于一个周期、取时间平均后，干涉项中时间相位部分带来的光强平均值为零。
四、相干性的定量计算及规律：
A、时间相干性：
回顾文章前面对时间相干性的描述：光波在一定光程差下能够发生干涉，把光通过相干长度所需的时间称为相干时间。同一光源在相干时间内不同时刻发出的光，经过不同几何路径相遇时能产生干涉，这种干涉性称为时间相干性。
时间相干性高，表明光的波长成分较为单一，即光的单色性高/带宽小/频宽小。相干时间和相干频率乘积为常数1。当光源频谱宽度越小（单色性高）时，相干时间越长，同调长度越长，该干涉现象的时间相干性越好。
B、空间相干性：
回顾文章前面对空间相干性的描述：杨氏双缝干涉中，扩展光源照射挡板，若通过挡板上两点的光在空间内相遇时能发生干涉，则称通过这两点的光具有空间相干性。这里需要解释以下扩展光源的概念：实际光源有大小之分而非绝对标准的点光源，称为扩展光源，扩展光源被视为许多点光源的集合。空间相干性高，表明该光的指向性较为一致，即光的单向性。
可见度曲线在x轴正方向上有多个零点，其中第一个零点称为临界宽度，即形成干涉的光源最大宽度，此时光源宽度，对于实际光源为了取得较好的空间相干性，通常我们也会取值允许宽度，即以可见度作为界限的光源许可宽度。
在单偏振态、单波长、初始相位固定等特定条件设定情况下，光的干涉已然计算相当繁杂，对于多波、多波长、多偏振态、变动相位差、近远场衍射等复杂状况更是不易。不过仍然可以将各种变量分别考虑分别推导，最终也是能够通过数学手段推导得出。
关于干涉，本文着重描述空间相干性与时间相干性，这也是我认为干涉这一现象中最难以理解、最容易混淆的概念。明确空间相干性与时间相干性的意义，以便后续描述DIC干涉仪、白光干涉仪等以迈克生式架构为主的干涉仪原理。