全息纸
全息摄影的原理，简而言之，主要是利用纯激光颜色的特性。其实全息摄影的理论早在1947年就由英国科学家Gabor提出来了。但直到亮度高、色彩纯正、相干性好的激光问世，全息术才真正被拍摄下来。
全息摄影和立体摄影是两回事。虽然立体彩色照片看起来明亮、有层次感、富有立体感，但它仍然是一个片面的图像，再好的立体照片也不能代替实物。比如一张方形木块的立体照片，无论我们怎么改变观察角度，都只能看到照片中的画面。但是全息图是不同的。只要改变观察角度，我们就可以看到这个正方形的六个面。因为全息技术可以将物体的所有几何特征记录在底片上，这也是全息术最重要的特点。
全息摄影的第二个特点是，你可以从一个点知道整个画面。当全息图损坏时，即使大部分损坏，我们仍然可以从剩余的一半看到这个全息图中原始物体的全貌。这对于普通照片来说就不好了，即使丢了一个角，也看不到那个角上的图。
全息照片的第三个特点是可以在一张全息底片上分层记录多张全息照片，在显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录使得全息图能够存储大量信息。
为什么全息图会有这样的特征？为什么普通照片没有这些特征？这要从拍摄原理说起。
如果一个微小的粒子被激光照射。小颗粒反射的光波基本上是不断向外扩展的球面波。我们观察更亮的小颗粒。用相机拍摄这个小颗粒时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这个亮点的亮度与小颗粒反射的光强有关。照相底片可以记录这个点的亮点，但是记不住小颗粒在三维空间的位置，印出来的照片只有一个亮点。好像没有什么立体感。拍摄全息图时，不需要摄影镜头，而是将一束发射平面波和被小粒子反射的球面波的激光照射在摄影底片上。整张底片被照亮，记录的不是一个亮点，而是一组同心圆。同心圆很小的时候，看起来就像用刀把一个萝卜切成一块一块的，堆在一起，形成一组同心圆。胶片显影后，放在原来的位置，然后用发射平面波的激光束以拍摄的角度照射。我们可以看到，微小颗粒所在的原始位置有一个亮点。立正！这个亮点是在太空中，而不是在底片上，我们看到的光似乎就是来自这个亮点。所以全息图记录的不仅仅是一个亮点，还有亮点的空间位置，或者说亮点发出的整个光波。整个玄机就在于这种新颖的拍摄方式和这种平行(平面波)激光束。这种激光束称为参考光束。
所以任何物体其实都可以看作是无数个明暗不一的亮点组成的三维图像。以上拍摄方法制作的全息图是由无数同心圆组成的复杂图形，看起来也是灰暗的。同样，这个全息图不仅记录了物体各点的亮度，还记录了各点的空间位置。当显影后的底片用参考光束照射时，我们看到的光似乎来自原物。所以我们说它记录了物体发出的所有光信息，全息图也因此得名。但是，只有在激光的照射下，眼睛才会有三维图像，而激光是一种昂贵的设备。给一张照片配备激光是不可能的，除了在科研部门和特殊场所设置的可能。鉴于这个缺点。科学家们一直在研究，最终发明了一种全息图片，也能看到白炽灯下的全息场景。它被称为白光全息术或彩虹全息术。
激光全息照相的底片可以是特种玻璃、乳胶、水晶或热塑性塑料。一个小小的特殊玻璃可以储存一个大型图书馆中数百万本书的全部内容。
如果你注意报纸上的照片，你会发现它们是由一些小创意组成的。每个点称为一个像素，其密度约为每平方毫米几个点。全息摄影专用玻璃膜约10微米厚，像点密度大于2000点每平方毫米。在这张底片上，每平方毫米可以装入310平方厘米的大照片。在一小片5毫米见方的胶片上可以装下200页的书。
全息照相机发明的主要意义不是摄影。作为激光技术的一个方面，它在工业、农业、科研等领域具有广泛的实用价值。
在摄影方面，这是一种全新的技术。因为全息照片具有逼真的立体效果，所以有着取代普通照片的独特效果。在国外，已经有人用全息照片制作书籍插页、商标、立体广告；博物馆用它来代替展示珍贵的文物。国外一家机床制造公司去另一个国家开产品介绍会时，举办了一个用全息图代替实物的机床展览会。展厅里挂满了各种机床的全息图。这些全息图看起来与真正的机床没有什么不同，但对参观者来说更有趣。
一幅构思巧妙的全息图也是一件精美的艺术品，美国、法国等国家都有全息照片博物馆，收藏了世界上最精美的作品。
全息摄影还可以记录珍贵的历史文物。万一文物损坏严重，即使什么都没留下，我们还是可以根据全息术重建。例如，像北京圆明园这样的名胜古迹在那些年被八国联军烧毁了。现在虽然计划重建，但因为不了解全貌，很难完全复原。如果全息术在100年前发明，事情就简单了。
受三维场景全息照片的启发，科学家们想到了全息电影和全息电视。前苏联已经出现了实验性的全息立体电影。这类电影放映时，观众看到的不是银幕上的，而是观众中间的，给人一种身临其境的真实感觉。至于全息电视，由于技术问题复杂，还在研究中。1982年，德国电视台播放的立体电视不是激光全息电视。它的原理和普通立体电影一样，观看时要戴一副特殊的眼镜。据预测，到本世纪末，电影和电视将再次被取代；届时，人们的文化娱乐生活可能会因为激光全景立体电影和激光立体电视的出现而变得更加丰富多彩。
全息术的另一个重要应用是制作全息光学元件，可以在一些特殊场合代替玻璃。这种特殊的光学元件具有加工方便、体积小、重量轻、薄的优点。凹透镜可以使光束发散，平行光束变成球面波；前面提到的用小粒子拍摄的全息图，也会把平行光参考光束变成球面波；这样的全息图也是一种特殊的凹透镜。凸透镜、柱面透镜等光学元件可以用类似的方法制作。这种组件像纸一样薄而轻，不会破裂。目前已经使用全息光学元件制作的望远镜，厚度和普通近视镜片差不多。也有报道称，玻璃窗由全息光学元件制成。这种奇怪的窗户玻璃不会影响人的视线，但是可以反射大量的太阳光，有窗帘的作用；更有趣的是，它能把自己反射的太阳光集中到安装在窗檐下的一排太阳能电池上，转化成电能供室内使用，真是一举两得。
全息技术有看透一切的能力。因为全息图可以准确地再现原物，所以我们可以用它作为标准来检验原物是否发生了变化；其实只要有1微米的变化，都可以用全息技术检测出来。科研生产部门还让激光全息摄影充当成品内在质量的“检查员”。检查时，给被检查的物体加一点压力或热量；如果一个物体上有裂纹和微孔，它的表面就会发生相应的变化。虽然这种变化的程度非常微妙，肉眼根本无法察觉，但所有这些瑕疵和隐患都暴露在全息摄影的“黄金眼”之下。该方法不仅能准确检测内部质量，而且具有对被检物体无损伤的优点，特别适用于贵重物品的检测，如珍贵文物、古代雕塑等。希腊科学家用这种方法来查明古代雕像的风化程度。在生产中，这种方法用于检查精密零件、飞机蒙皮和飞机轮胎的内部质量。激光全息“检查员”已在国外飞机轮胎厂使用。这种方法也用于生物学研究，比如研究颅骨受力时的变形，研究蘑菇的生长速度等等。
还在发展的是全息存储技术。我们在讲全息术的特点时，提到了存储信息的能力，也就是记录信息的能力。理论上，光盘存储的信息约为每平方厘米106比特，而全息存储的信息为每平方厘米108比特，高出100倍！而读取信息的时间只有百万分之一秒！
现在，信息可以储存在材料中。全息摄影用的材料不是薄膜，而是一整块晶体可以存储65438+万本书。一个图书馆只需要存放少量的记录晶体。这似乎有点异想天开，但它是有希望的。更重要的是，全息存储的发展将推动计算机的发展和更新换代。
一般全息照片只能一张一张地做，价格也很高；除了科学研究，只能作为高级艺术品，80年代出现了一种新的浮雕全息技术。用这种方法制作全息图，首先要制作金属微凸版；用它作为印刷版，全息照片被压出在涂有金属膜的特殊纸上。这比印刷邮票更方便，可以大批量生产，成本大大降低，应用更广。
这种全息摄影不仅具有三维效果；在阳光或光线下，呈现出多种颜色，在银白色的金属背景上更加美观。人们用它来装饰书籍、玩具和旅游纪念品，非常吸引人。
这种全息摄影也包含了丰富的信息，而且完全取决于制作中使用的布景和拍摄方法，就像加了一个密码。没有原版不能复印。因此，它成为防止假冒的有效手段。各种全息标志已经出现在钞票、信用卡、磁卡和外交签证上，以防止伪造。在中国，许多制造商采用全息商标来防止人们伪造商标和欺骗客户。
值得一提的是，全息摄影这一重大技术成果是在一个与普通摄影毫无关系的科研领域发明的。发明者加伯为了提高电子显微镜的分辨率，研究了这个课题。他设计了这种新的成像方法，并发表在1948的《科学杂志》上。但是当时还没有激光这么好的单色光，技术上有一些困难。加伯没有取得成果，也没有人关注他的论文。
直到十几年后的1964年，因为理想光源——激光的出现，全息技术才开始发展。很快，全息术成为一门应用广泛、发展潜力无限的新技术。加伯因为首创全息理论，获得了1971年的诺贝尔物理学奖。他本人被世人公认为“全息摄影之父”。