光源和观察幕离障碍物（孔或屏）均为无穷远的衍射现象。实验装置如图，S为单色点光源，放置在透镜L1的物方焦点处，所得平行光垂直入射到障碍物，借助于透镜L2将无穷远处的衍射图样移至L2的像方焦面上观察。
根据惠更斯-菲涅耳原理，单缝后面空间任一点P的光振动是单缝处波阵面上所有子波波源发出的子波传到P点的振动的相干叠加。
单缝衍射障碍物为单狭缝，其长度比缝宽a要大得多，故可看作无穷长。由于在缝的长度方向对入射光没有限制，在该方向上不发生衍射；在垂直于缝长方向对光有限制，将发生衍射。幕上P 点的强度I取决于衍射角为θ的衍射光在该点的相干叠加结果，图中为其强度分布曲线 ，I0 为中心点O的光强。θ＝0时，I＝I0，强度达极大值，称衍射主极大（或中央极大）。当衍射角θ满足sinθ＝kλ／a（k＝±1，±2，…，λ为波长)时，I＝0，称衍射极小。相邻两极小间有一次极大，其强度远比中央极大要小，中央极大占有入射能量的绝大部分。
当缝宽aλ时，所有次极大和极小均向中心点O靠拢，在极限情形下（a→∞ ）缩成一点，此即几何光学的结果。只有当缝宽a与波长λ可比拟时才能观察到明显的衍射现象。衍射极小（或极大）的位置和间距与波长有关，对不同波长的光，除中央极大重合外，其他各级次极大均彼此分离，所以，用白光作为光源时将会得到彩色衍射图样。
