时间相干性，与波传播时间差有关，由不确定的位相差导致的，只有传播时间差在一定范围内的波才具有相对固定的位相差从而相干的特性叫波的时间相干性。

时间相干性与源的单色性直接相关。例如光波，假设光源发出的波频率在ω1-ω2的范围内。由不同传播路径传播至同一点的两路光波具有与频率有关的相位差。在无色散的情况下，不同频率的光波的光程差L是一定的，而位相差等于2πL/λ。只有L=0，也就是光程差为零的时候，位相差才与波长或者说频率没有关系。频率为ω1的光波的位相差与频率为ω2的位相差之差为2πL/λ1-2πL/λ2=2πLΔλ/λ^2。而频率在此之间的光波的位相差之差在0到这个值之间。最终的光场是各频率光各自的相干结果的非相干叠加。当2πLΔλ/λ^2远远大于1时，非相干叠加就会使得干涉条纹消失。

对光波进行频谱分析，谱线宽度越窄，或单色性越好，相干时间越长，即时间相干性越好。

测量光源的单色性。测量频率差得极小的不同谱线的频率差。