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。