Biến đổi Fourier thường được dùng trong xử lý tín hiệu, như phân tích phổ, của, chẳng hạn, âm thanh. Biến đổi này chuyển sự nghiên cứu về thay đổi của sóng theo thời gian, thành nghiên cứu về tần số. Tần số này còn được gọi là tần số thời gian do liên hệ với thời gian qua biến đổi Fourier.

Trong quang học Fourier, biến đổi Fourier không thực hiện trên trục thời gian mà thực hiện trên các trục không gian, trục X và Y trên mặt phẳng vật thể. Tần số thu được sau biến đổi do đó gọi là tần số không gian.

Có sự tương tự rõ nét giữa tần số không gian và tần số thời gian thông thường. Ví dụ như có thể thu được phổ không gian, giống như phổ thời gian. Trong thí nghiệm trên, chúng ta quan sát phổ không gian trên mặt phẳng ảnh của thấu kính hội tụ. Trung tâm của mặt phẳng tương ứng với tần số thời gian bằng 0; càng ra xa khỏi tâm, chúng ta càng quan sát tần số không gian cao hơn.

Các vật thể có các chi tiết nhỏ bé sẽ tạo ra các tần số không gian cao và quan sát ở xa tâm mặt phẳng ảnh. Các tần số không gian thấp ở gần tâm tương ứng với các cấu trúc lớn của vật thể.

Ví dụ với vật thể là các khe nằm thẳng đứng, nếu thu nhỏ khoảng cách giữa chúng, hai chấm sáng trên mặt phẳng ảnh, biến đổi Fourier của vật thể, sẽ đi ra xa khỏi tâm, tương ứng với tần số không gian cao hơn.