Nhiễu xạ Fraunhofer chỉ đúng ở vô cực (rất xa nguồn nhiễu xạ). Thay vì phải đi ra rất xa để quan sát, có thể dùng thấu kính hội tụ để thu ảnh ở xa. Có thể chứng minh rằng nhiễu xạ Fraunhofer cũng áp dụng tại mặt phẳng ảnh của thấu kính hội tụ.

Như vậy, có thể quan sát biến đổi Fourier của các vật thể bằng thí nghiệm như sau. Đặt vật thể trước chùm tia sáng song song (sóng phẳng), rồi đặt thấu kính hội tụ sau vật. Tiếp đó đặt màn ảnh tại mặt phẳng ảnh của kính, hình quan sát được chính là biến đổi Fourier của vật thể. Ví dụ như nếu vật thể là một lỗ hình tròn, hình thu được chính là đĩa Airy. Nếu vật thể là các khe thẳng đứng nằm cách đều nhau, biến đổi Fourier quan sát được sẽ là hai chấm sáng nhỏ nằm ngang hai bên trục quang học.

Mặt phẳng ảnh của thấu kính hội tụ còn được gọi là mặt phẳng Fourier.