假设物是一个一维光栅,光栅常数为,其空间频率为 f(f=1 /d)。
平行光照在光栅上,透射光经衍射分解为沿不同方向传播的很多束平行光,经过物镜分别聚焦在后焦面上形成点阵。我们知道这一点阵就是光栅的夫琅和费衍射图,光轴上一点是0级衍射,其他依次为±1,±2,…级衍射。
从傅里叶光学来看,这些光点正好相应于光栅的各傅里叶分量。0级为“直流”分量,这分量在像平面上产生一个均匀的照度。±l级称为基频分量,这两分量产生一个相当于空间频率为 f余弦光栅的像。±2级称为倍频分量,在像平面上产生一个空间频率为2 f 的余弦光栅像,其他依次类推。
更高级的傅里叶分量将在像平面上产生更精细的余弦光栅条纹。因此物镜后焦面的振幅分布就反映了光栅(物)的空间频谱,这一后焦面也称为频谱面。在成像的第二步骤中,这些代表不同空间频率的光束在像平面上又重新叠加而形成了像。只要物的所有衍射分量都无阻碍地到达像平面,则像就和物完全一样。