Fourier-Optik und Holographie

Der Fourier-Formalismus beschreibt in der Optik drei grundlegende Zusammen- hange: die Fraunhofer-Beugung, die lineare optische UEbertragung und die Inter- ferenzen mit teilkoharentem Licht. Die Amplitude der Fraunhofer-Beugung ist die Fourier-Transformierte der Objektamplitude. Von hier aus lasst sich die Fresnel-Beugung entwickeln, die Bildentstehung mit inkoharenter und koharenter Beleuchtung und als jungstes Kapitel dieses Gebiets die Holographie. Alle diese Arten von Abbildung werden als lineare ubertragungen beschrieben. Auch unabhangig von der Beugung lasst sich die optische ubertragung zwischen Objekt und Bild darstellen durch Fal- tungen mit gegebenen Punktbildern. Interferenz, Abbildung und Holographie mit teilkoharenter Beleuchtung werden zweckmassig mit Koharenzfunktionen be- handelt, die sich im einfachsten Fall als Fourier-Transformierte von Eigenschaf- ten der Lichtquelle ergeben; in dieses Kapitel gehoert auch die Fourier-Spektro- skopie. In allen diesen Fallen erlauben Fourier-Transformationen und Faltungs- operationen einfache Rechengange, die neben ihrer Eleganz auch in ihrer phy- sikalischen Bedeutung anschaulich bleiben. Die mathematischen Methoden des Fourier-Kalkuls wurden hauptsachlich in der Nachrichtentechnik entwickelt. Mit ihrer Hilfe beschreibt die Fourier-Optik in rationeller Weise die Wellenoptik. UEber Einfachheit und Schoenheit dieser Dar- stellung darf nicht vergessen werden, dass erst Vereinfachungen der Beugungs- theorie die Anwendung des Fourier-Formalismus erlauben; diese Vereinfachungen sind fur den praktischen Gebrauch vertretbar, aber nicht unbedenklich. AEhnliches gilt fur die Beschreibung der Lichtquellen als klassische Strahler ohne den Quan- tenaspekt.