对于粗光栅莫尔条纹的形成，可用几何光学中的遮光原理进行解释；而对于细光栅副形成的莫尔条纹，由于光在通过光栅透光缝时产生衍射，莫尔条纹的形成不仅是不透光刻线的遮光作用，还涉及各级衍射光束间的干涉现象。在使用沟槽型相位光栅时，它处处透光更不能用遮光原理解释莫尔现象，这时可用衍射干涉原理进行解释。

图7：光栅副的衍射级次

由物理光学可知，一束单色平面光波入射到一个光栅上时，将产生传播方向不同的各级平面衍射光。而一对光栅的衍射情况要比单块光栅的衍射复杂得多，如图7所示。

光束射向第1块光栅G1时衍射为n级分量，这n级分量射向第2块光栅G2时，被G2再次衍射为m级分量。这样，共产生n×m束衍射分量。若两块光栅完全一样，则衍射分量总数为n2，且沿n个方向传播，即每个方向上包含n个分量波。由光栅副出射的每个衍射分量应由它在两个光栅上的两个衍射级序数表示为（n，m），即G1光栅的级序n标在前，G2光栅的级序m标在后，如（0，-2）表示G1光栅的0级入射到光栅G2时所产生的-2级衍射光束。两个相应级序的代数和（n+m）称为该分量的综合衍射级q，当G1和G2相同时，综合衍射级q相同的所有分量将有相同的传播方向。例如，对于图7所示的（-1，2）、（0，1）、（1，0）、（2，-1)这4束光，其综合衍射级均为q=1，方向相同，经过两个光栅后，综合衍射级相同的光线，其出射方向相同，干涉后形成条纹，即莫尔条纹。

图8：光栅副衍射光的干涉

光栅副衍射光有多个方向，每个方向又有多个光束，它们之间将产生复杂的干涉现象合成波的振幅、周期及分布规律将取决于光场中的每一点上各分量波的振幅及相位。由于形成的干涉条纹很复杂，无法形成清晰的莫尔条纹，因此可以在光栅副后面加上透镜，如图8所示，在透镜的焦点处用一个光阑只让一个方向的衍射光通过，滤掉其他方向的光束，以提高莫尔条纹的质量。

同一方向上的光束衍射级次不同，相位和振幅不同，相干的结果仍然很复杂。通常光栅低级次衍射的光能量比高级次的大得多，因此实际应用中常选用综合衍射级q=1的衍射分量工作。至于在q=1组中，两个相干衍射光束的选定则应按照“等效衍射级次最低”的原则确定。所谓等效衍射级次，是指每束光两衍射级次、m的绝对值之和。例如，在q=1组中(0，1)和(1，0)这两束光的能量最大，则q=1组的干涉图样主要由这两个分量相干决定，所形成的光强分布按余弦规律标准化，其条纹方向和宽度与用几何光学原理分析的结果相同这两个分量称为基波，而该组中的其他分量称为谐波，如(-1，2)、(2，-1)衍射分量。考虑同一组中各衍射光束干涉相加的一般情况，莫尔条纹的光强分布不再是简单的余弦函数，通常，在其基本周期的最大值和最小值之间出现次极大值和次极小值，即在主条纹之间出现次条纹、伴线。在许多应用场合，如对莫尔条纹信号做电子细分时要求莫尔条纹光强分布为较严格的正弦或余弦函数，此时应当采取空间滤波或其他措施，以消除或减少莫尔条纹光强变化中的谐波周期变化成分。