「コヒーレンス」のその他の用法については「コヒーレンス (曖昧さ回避)」をご覧ください。
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物理学において、コヒーレンス（英語: coherence）とは、波の持つ性質の一つで、位相の揃い具合、すなわち、干渉のしやすさ（干渉縞の鮮明さ）を表す。
概要

干渉とは、複数の波を重ね合わせるとき、波が打ち消し合ったり強め合ったりすることをいう。干渉を明瞭に観測するには重ね合わせる波同士の位相・振幅に、一定の関係があることが必要である。周波数の等しい2つの波を重ね合わせたとき、それらの振幅および位相に一定の関係があれば、合成された波は一定の強度を持つことになる。例えば、2つの波の振幅が等しく、位相が180°ずれていた場合、重ね合わせの結果波は消える。振幅と位相がともに等しければ2倍の振幅を持つ波が合成される。この場合、相互の位相をずらしながら2つの波を重ね合わせることによって干渉縞を得ることが出来る。ところが、2つの波の振幅と位相がランダムに変動する場合、合成される波の強度もランダムに変動し、干渉縞は得られない。2つの波の振幅・位相に一定の関係があり、干渉縞を作ることが出来る場合、それらの波は相互にコヒーレントであると形容する。両者の振幅・位相関係がランダムに変化し、干渉縞を作れない場合は相互にインコヒーレントと形容する。

コヒーレンスという概念は、複数の波の相互の関係だけでなく、一つの波についても適用される。ある一つの波の異なる2つの部分を取り出したとき、それらの位相・振幅に一定の関係があるかないかによって、その波はコヒーレントまたはインコヒーレントと形容される。このとき、（マイケルソン干渉計などで）波の時間的に異なった部分をとりだしたのであれば時間的コヒーレンス、空間的に異なった部分を取り出したのであれば空間的コヒーレンスと区別される。単にコヒーレンスと呼ぶ場合には、時間的コヒーレンスを指すことが多いようである。

コヒーレンスの概念は、最初は光学の分野で光波の干渉しやすさを表すものとして導入されたが、現在では音響学や量子力学など様々な分野で用いられている。
時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンス

無限に続く完全な単色光のX線は完全にコヒーレントであるが、実在するX線では波連の継続時間や、周波数の幅とも有限の幅があるので、部分的にしかコヒーレントではない。コヒーレンスには、波連の継続時間についての時間的コヒーレンスと、波面の空間的な拡がりに関係する空間的コヒーレンスがある。
時間的コヒーレンス

マイケルソン干渉計では、経路差Δsが大きくなるほど、干渉性が単調に悪くなる。

この現象を理解するために、光源の光がきれぎれの正弦波の集まりだとする。実際の光では、振幅と位相の決まった正弦波として表される一つながりの波（波連）の長さは有限であり、異なる波連の間では位相関係がランダムであるとする。

すると観測点（検出器の位置）での波連は、同一の波連の間では干渉性が良く、異なる波連の間では干渉が全く観測されない。よってΔs=0の場合には干渉の鮮明度が最大になり、Δsが大きくなるにつれて、波連の重なりが悪くなり干渉性も悪くなる。

この場合、この波連の長さはコヒーレンス長（もしくは縦コヒーレンス長）L、波連の続く時間はコヒーレンス時間ｔに対応する。コヒーレンス時間は光源のスペクトル幅Δνとの間にｔ?/Δνの関係がある。つまり時間的コヒーレンスとは、「観測点において時間をΔs/cだけずらした2つの波を考えたときに、それらの位相関係にどれだけの秩序性があるか」ということである。

非線形光学においてもコヒーレンス長という言葉が用いられる。この場合は入射光とそれにより誘起された非線形分極波との間の波数ベクトル不整合Δｋに対し、L＝π/Δｋで定義される。このコヒーレンス長は、上記の一般のコヒーレンス長より短く、実際には入射光と非線形分極波との位相相関はこの長さよりかなり長く保たれる。
空間的コヒーレンス

異なる2点P1、P2から同じ時刻に観測点にやってくる2つの光の干渉を考える。

点光源からの光がP1、P2にやってきている場合は、P1とP2の距離とは無関係に観測点付近では干渉縞が見える。

しかし光源が有限な大きさの場合には、P1とP2の距離が大きくなるにつれて観測点付近での干渉縞の鮮明度は低下してくる。