Dans le cas où les deux ondes sont issues d'une source étendue, à chaque point de la source correspond des vecteurs d'onde. Ainsi, chaque point de la source va contribuer à former un interférogramme. Dans le plan d'observation on observe donc la superposition de tous les interférogrammes produits par tous les points de la source.
Qualitativement, si tous les interférogrammes sont légèrement déphasés un à un, il se produira un brouillage du signal d'interférence qui se traduira par une baisse de modulation des franges. La baisse de modulation est du même type que pour la cohérence temporelle : l'amplitude du cosinus est pondérée par le degré de cohérence spatiale de la source.
L'ensemble des points de la source sont caractérisés par leur luminance. Chaque élément de la surface de la source, dXdY, centré en S, donne après un système interférentiel, une répartition lumineuse du type [2] :
Les deux sources virtuelles « synchrones » créées à partir d'une source unique par le système interférentiel sont appelées « sources secondaires ». Sur la figure 13 sont représentées les deux sources secondaires par S1 et S2. Les sources secondaires S1 et S2 ont pour coordonnées respectives et . La largeur de la source primaire est matérialisée par le vecteur .
Figure 13 : Le déplacement d'un point source de produit une variation de la différence de marche