Katrā telpas punktā vienlaicīgi var pastāvēt vairāku viļņu izraisītas svārstības. Viļņu savstarpējās pārklāšanās rezultātā dažos telpas apgabalos viļņu svārstības var pastiprināties, bet citos – pavājināties, radot periodiskus svārstību maksimumus un minimumus, kas novērojama kā interferences aina. Interference ir raksturīga visu veidu viļņiem – elektromagnētiskajiem, akustiskajiem, ūdens, gravitācijas, matērijas un citiem. Viļņu interferencei ir ne tikai būtiska loma daudzās ikdienā novērojamās parādībās, bet tās efektus var izmantot arī optisko elementu un sistēmu veidošanā, ļoti precīzu mērījumu veikšanā, virsmu kvalitātes pārbaudē un citur.

Interferences parādību skaidro, izmantojot superpozīcijas principu. Ja vienā telpas punktā svārstības izraisa vairāki viena veida viļņi (elektromagnētiskie, akustiskie, ūdens vai citi), rezultējošā svārstību amplitūda šajā punktā ir vienāda ar atsevišķo amplitūdu vektoru summu. Tas ir, ja viļņi sastopas vienādās fāzēs, tad novēro svārstību amplitūdas palielināšanos jeb konstruktīvu interferenci. Destruktīvas interferences gadījumā viļņi sastopas pretējās fāzēs un rezultējošā svārstību amplitūda ir vienāda ar nulli.

Gaismas interferences novērošanai nepieciešams, lai viļņu svārstības būtu saskaņotas laikā, ko raksturo koherences nosacījumi:

• viļņi ir monohromatiski (ar vienādu frekvenci);

• to svārstību fāžu starpība ir laikā nemainīga;

• viļņiem ir vienāda polarizācija (elektriskā lauka intensitātes vektoru svārstības norisinās vienā plaknē).

Aplūkojot divus koherentus viļņus, rezultējošā interferences aina ir atkarīga no fāžu nobīdēm starp viļņiem katrā telpas punktā. Ja kādā punktā ģeometriskā ceļu starpība starp viļņiem Δx = |x₁-x₂| sakrīt ar gaismas viļņa daudzkārtni kλ, kur k = 0, 1, 2, ... un λ – viļņa garums, tad viļņi pārklājas vienādās fāzēs, un ir novērojams interferences maksimums. Ja Δx = (2k+1)λ/2, tad viļņu fāzes ir pretējas un novēro interferences minimumu. Koherentus viļņus izstaro specializēti starojuma avoti, piemēram, lāzers. Alternatīva metode koherentu gaismas viļņu iegūšanai ir nekoherenta gaismas avota starojuma sadalīšana vairākās daļās.

Interferences parādības demonstrējumu un skaidrojumu 19. gs. sākumā sniedza angļu zinātnieks Tomass Jangs (Thomas Young). Janga dubultspraugas eksperimentā gaismas ceļā tiek novietots šķērslis ar divām šaurām, nelielā attālumā novietotām paralēlām spraugām. Saskaņā ar Heigensa principu spraugas darbojas kā sekundāro viļņu avoti, un, koherentajiem viļņiem uz ekrāna pārklājoties, izveidojas interferences aina. Tā sastāv no periodiskām gaišām un tumšām joslām ekrāna apgaismojumā, kas atbilstoši raksturo interferences maksimumu un minimumu pozīcijas.

Dabā parasti novēro baltās gaismas interferenci. Balto gaismu veido dažādu frekvenču viļņu sadalījums, kas interferē neatkarīgi viens no otra un rada interferences ainu spektru. Viens no piemēriem ir interference plānās, caurspīdīgās kārtiņās, kurās, pārklājoties no priekšējās un aizmugurējās virsmas atstarotajai gaismai, rodas krāsainu gredzenu, joslu vai plankumu secīgs izkārtojums. Tas izskaidro izplūdušu eļļas kārtiņu, ziepjūdens burbuļu un citu objektu vizuļošanu Saules gaismā.

Dabā ir sastopams daudz gaismas interferences piemēru. Gliemju čaulu iekšpusei un dārgakmeņiem reizēm ir raksturīgs varavīksnes atspīdums līdzīgi kā no kompaktdiska virsmas. Interference skaidro atsevišķu kukaiņu eksoskeletu izskatu, krāsu maiņas zivju zvīņu atspīdumā un dažu putnu sugu spalvu mirdzumu. Īpaši krāšņi ir zilo morfīdu taureņi (Morpho didius), kuru spārniem var novērot zaigojoši zilas krāsu toņu maiņas. Efektu rada atstarotās zilās gaismas konstruktīvā interference īpašā spārnu slāņveida struktūrā, kas darbojas kā difrakcijas režģis.

Interferences parādības vēsturiski lielā nozīme ir saistāma ar pētījumiem par gaismas fizikālo dabu. Līdz pat 18. gs. beigām dominēja Īzaka Ņūtona (Sir Isaac Newton) korpuskulārā teorija, kas definēja gaismu kā daļiņu plūsmu, taču ar to nevarēja izskaidrot visas optikas parādības. T. Janga veikto interferences eksperimentu interpretācijai bija nepieciešama viļņu teorija, turklāt pirmo reizi tika novērtēts gaismas viļņa garums. 20. gs. pirmajā pusē tika atklāts, ka interferenci var novērot arī matērijas daļiņām – elektroniem, protoniem, neitroniem un citām. Noteiktās situācijās gaisma un daļiņas var izpausties kā korpuskulas, bet citās – kā viļņi. Daļiņu-viļņu duālisma koncepcijai ir būtiska fizikālo likumsakarību skaidrošanai atomārā mērogā. Fundamentālas izpratnes iegūšana ir ļāvusi izskaidrot daudzus dabā notiekošos procesus un sekmējusi ar viļņu interferenci saistītus pielietojumus zinātnē un inženierijā.

Gaismas interferences efektus var izmantot, lai uzlabotu optisko elementu īpašības. Daudzās optiskajās ierīcēs, piemēram, fotoaparātos un brillēs, gaismas atstarošanās no lēcu virsmām ir nevēlama parādība, jo tā samazina cauri izgājušās gaismas intensitāti. Gaismas zudumu ierobežošanai lēcām var veikt optisko dzidrināšanu, kuras laikā lēca tiek pārklāta ar plānu caurspīdīgas vielas slāni. Pārklājuma gaismas laušanas koeficientu izvēlas mazāku nekā lēcai, bet biezumu – tā, lai no pārklājuma priekšējās un aizmugurējās virsmas atstarotajai gaismai izpildītos destruktīvās interferences nosacījums, tādējādi palielinot cauri izgājušās gaismas intensitāti. Pēc tāda paša principa darbojas pretatstarojošie pārklājumi “neredzamajos stiklos”, kurus izmanto mākslas darbu ierāmēšanai, elektroniskajos displejos un citos pielietojumos.

Daudzās optiskās sistēmās svarīgi ir precīzi kontrolēt starojuma spektrālo sadalījumu. Vajadzīgā starojuma viļņa garumu diapazona izdalīšanai var izmantot optiskos filtrus. Interferences filtru veido uz stikla pamatnes secīgi uzklātas dielektrisku materiālu plānās kārtiņas, kas tiek izvēlētas tā, lai nepieciešamajā spektra diapazonā izpildītos konstruktīvās interferences nosacījums. Spektroskopijā tiek raksturoti starojuma un vielas mijiedarbības procesi atkarībā no viļņa garuma, tādēļ neatņemama monohromatoru un spektrometru komponente ir difrakcijas režģi starojuma sadalīšanai spektrā. Difrakcijas režģis ir daudzu šauru elementu (spraugu vai svītru) periodiska struktūra, kurā katrā elementā notiek gaismas difrakcija un, viļņiem pārklājoties, veidojas interferences aina.

Interferences metodes ir vienas no precīzākajām daudzu fizikālo lielumu mērīšanas metodēm, tādēļ tām ir liela nozīme dabaszinātnēs un tehnikā. Optiskas ierīces, kuras reģistrē gaismas interferenci, sauc par interferometriem. To darbības pamatā ir interferences ainas analīze, kas veidojas, pārklājoties diviem koherentiem gaismas kūļiem ar atšķirīgiem staru optiskajiem ceļiem. Šādus mērinstrumentus izmanto mazu attālumu un leņķu, nelielu deformāciju, gaismas viļņa garuma vai laušanas koeficienta un citu fizikālo lielumu noteikšanā. Viens no ievērojamiem sasniegumiem fundamentālajā zinātnē ir gravitācijas viļņu atklāšana Lāzera interferometrijas gravitācijas viļņu observatorijā (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO).

Interferometrisks gaismas viļņu ieraksts ir telpisku attēlu veidošanas jeb hologrāfijas pamatā. Izmantojot vairākus koherentas gaismas kūļus, hologrammā tiek saglabāta informācija ne tikai par gaismas intensitātes sadalījumu kā tas ir parastā attēlā, bet arī par gaismas viļņa fāzi. Hologrammas lieto banknošu, bankas karšu, preču zīmju un vērtīgu dokumentu aizsardzībai pret viltošanu.

Pielietojumos un pētījumos aktuāla ir ne tikai elektromagnētisko viļņu interferences parādība. Piemēram, skaņas viļņu interferencei ir liela nozīme muzikālu instrumentu dizainā, ēku akustiku plānošanā un trokšņu slāpējošo tehnoloģiju izstrādē. Ģeofizikā, savukārt, tiek pētīta seismisko viļņu interference, lai raksturotu notiekošos procesus tektoniskajās plātnēs un prognozētu zemestrīces un citus seismiskos notikumus.