所謂全息照相，就是將激光技術(shù)用于照相，在底片上記錄下物體的全部光信息，而不像普通照相僅僅是記錄物體的某一面投影。因此當(dāng)?shù)灼系奈矬w重現(xiàn)時(shí)，在觀看者的眼里顯得異常逼真，它產(chǎn)生的視覺效應(yīng)，完全與觀看實(shí)物時(shí)一模一樣。

    全息照相的原理，簡單地說，主要利用了激光顏色純這個(gè)特點(diǎn)。其實(shí)，關(guān)于全息照相的理論早在1947年就由英國科學(xué)家伽波提出來。但直到亮度高、顏色純、相干性好的激光問世后，才真正拍攝出全息照相。

    全息照相與立體照相是兩回事。盡管立體彩色照片看上去色彩鮮艷、層次分明，富有立體感，但它總歸仍是單面圖像，再好的立體照也代替不了真實(shí)的實(shí)物。比如，一個(gè)正方形木塊的立體照，不論我們怎樣改變觀察角度，橫看豎看，看到的只能是照片上的那個(gè)畫面。但全息照就不同了，我們只要改變一下觀察角度，就可以看到這個(gè)正方塊的六個(gè)方面。因?yàn)槿⒓夹g(shù)能將物體的全部幾何特征信息都記錄在底片上，這也是全息照相最重要的一個(gè)特點(diǎn)。

    全息照相的第二個(gè)特點(diǎn)是能以一斑而知全貌。當(dāng)全息照片被損壞，即使是大半損壞的情況下，我們?nèi)匀豢梢詮氖Ｏ碌哪且恍“肷峡吹竭@張全息照片上原有物體的全貌。這對(duì)于普通照片來說就不行，即使是損失一只角，那只角上的畫面也就看不到了。

    全息照的第三個(gè)特點(diǎn)是在一張全息底片上可以分層記錄多幅全息照，而且在它們顯示畫面時(shí)不會(huì)互相干擾。正是這種分層記錄，使得全息照片能夠存儲(chǔ)巨大的信息量。

    全息照片為什么會(huì)有這樣的一些特點(diǎn)？為什么普通照片沒有這些特性呢？這要從拍攝的原理談起。

    假如用一束激光照明一個(gè)微小顆粒。從小顆粒上反射出來的光波基本上是不斷向外擴(kuò)大的球面波。我們向小顆粒看去，是明亮的一點(diǎn)。用照相機(jī)為這小顆粒照相時(shí)，光波通過鏡頭在底片上形成一個(gè)亮點(diǎn)，這一點(diǎn)的亮度與小顆粒反射出來的光強(qiáng)有關(guān)。照相底片可以記錄下這一點(diǎn)的亮點(diǎn)，但記不下小顆粒在三維空間的位置，印出來的照片上也只有一個(gè)亮點(diǎn)。看起來沒有一點(diǎn)立體感覺。拍攝全息照片時(shí)，不用照相鏡頭，而是把一束發(fā)出平面波的激光和小顆粒反射出的球面波一起照到照相底片上。整個(gè)底片都受到光照，它記錄下的不是個(gè)亮點(diǎn)，而是一組同心圓，當(dāng)同心圓間隔很小時(shí)，看起來，就像是用刀把一個(gè)圓蘿卜切成一片片薄片，疊在一起，成為一組同心環(huán)那樣。底片經(jīng)沖洗后，放到原來的位置，再用拍攝時(shí)那束發(fā)出平面波的激光，以拍攝時(shí)的角度照到底片上，我們可以看到原來放置微小顆粒的位置上有一個(gè)亮點(diǎn)。注意！這個(gè)亮點(diǎn)在空間，而不是在底片上，我們看到的光就像是從這個(gè)亮點(diǎn)發(fā)出來的。所以，全息照片記錄下來的不僅是一個(gè)亮點(diǎn)，還包含亮點(diǎn)的空間位置，或者說記下從亮點(diǎn)發(fā)出的整個(gè)光波。全部奧妙就在于這種新奇的拍攝方法，在于這一束平行（平面波）激光束。這一激光束，我們稱之為參考光束。

    因此，任何物體實(shí)際上都可以看成是無數(shù)個(gè)明暗不同的亮點(diǎn)組成的立體圖像。用上面的拍攝方法拍成的全息照片就是無數(shù)個(gè)同心圓組成的復(fù)雜圖形，看起來也是灰暗的一片。同樣，這張全息照片不僅記錄了物體各點(diǎn)的明暗，還記下了各點(diǎn)的空間位置。當(dāng)用參考光束照射沖洗后的底片時(shí)，我們看到的光就像是從原物體上發(fā)出來的。所以，我們說它記錄了有關(guān)物體發(fā)出的全部光信息，全息照片的名稱就是因此而得來的。不過激光全息照片只有在激光照射下，眼睛看上去才有立體的形象，而激光器是一種價(jià)格較貴的設(shè)備，一張照片要配備一架激光器，除了科研部門、專門的場所中有可能設(shè)置外，要普遍、廣泛地應(yīng)用是不可能的。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)。科學(xué)家不斷研究，終于發(fā)明了一種在白熾燈光下也能看到全息景象的全息照片。稱為白光全息或彩虹全息。

    激光全息照的底片，可以是特種玻璃，也可以是乳膠、晶體或熱塑等。一塊小小的特種玻璃，可以把一個(gè)大型圖書館的上百萬冊藏書內(nèi)容全部存儲(chǔ)進(jìn)去。

    如果留心一下報(bào)紙上的照片，就能發(fā)現(xiàn)它們是由一個(gè)個(gè)小點(diǎn)子組成的。每一個(gè)小點(diǎn)子叫做一個(gè)像素，它的密度大約是每平方毫米內(nèi)有幾個(gè)點(diǎn)。而全息照相用的特種玻璃膜層厚約10微米，像點(diǎn)密度每平方毫米內(nèi)在2000個(gè)點(diǎn)以上。在這種底片上，每平方毫米的地方內(nèi)，可以裝下一張310平方厘米的大照片。在一小塊5毫米見方的薄膜上就能裝下一本200頁厚的圖書。

    全息照相機(jī)的發(fā)明，主要意義不在于照相，它作為激光技術(shù)的一個(gè)方面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等領(lǐng)域具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。

    從照相方面講，這是一種全新的技術(shù)。因?yàn)槿⒄掌斜普娴牧Ⅲw感，用它來代替普通照片有獨(dú)特的效果。在國外，已有人用全息照片做成書的插頁，做成商標(biāo)，做成立體廣告；博物館用它來代替珍貴文物展出。國外有一家機(jī)床制造公司，到另一個(gè)國家開商品介紹會(huì)，就用全息照片代替實(shí)物辦了一個(gè)機(jī)床展覽會(huì)。展覽廳里全部是各種機(jī)床的全息照片，這些全息照片看起來和真的機(jī)床并沒有什么兩樣，反而更加引起參觀者的興趣。

    構(gòu)思精巧的全息照片也是一件精美絕倫的藝術(shù)品。美國和法國等國家都有全息照片博物館，集中了全世界最精美的作品。

    從立體景象的全息照片得到啟發(fā)，科學(xué)家想到了全息電影和全息電視。實(shí)驗(yàn)性的全息立體電影已經(jīng)在前蘇聯(lián)出現(xiàn)。放映這種電影時(shí)，觀眾看到的景象并不在銀幕上，而是在觀眾之中，使人有身臨其境的真實(shí)感覺。至于全息電視，因?yàn)樗婕暗募夹g(shù)問題比較復(fù)雜，目前還在研究。1982年，德國的電視臺(tái)播送的立體電視，并不是激光全息電視，它的原理和普通立體電影一樣，觀看時(shí)要戴一副特殊的眼鏡。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，電影和電視又要換代了；到那時(shí)，人們的文化娛樂生活，可能會(huì)由于激光全景立體電影和激光立體電視的出現(xiàn)而變得更加豐富多彩。

           全息照相還可以將珍貴的歷史文物記錄下來，萬一有文物古跡遭到嚴(yán)重破壞，即使蕩然無存，我們?nèi)匀豢梢愿鶕?jù)全息照相重建。比如像北京圓明園那樣的名勝，當(dāng)年被八國聯(lián)軍焚毀，現(xiàn)在雖然打算重建，因?yàn)椴恢勒麄€(gè)面貌，就難以完全恢復(fù)。如果全息照相提早100年發(fā)明的話，事情就好辦了。

    全息照相的另一項(xiàng)重要應(yīng)用是制作可以在一些特殊場合代替玻璃的全息光學(xué)元件。這種特殊的光學(xué)元件具有加工方便、小巧、輕、薄等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)凹透鏡可以使光束發(fā)散，一束平行光波照上去變?yōu)榍蛎娌ǎ晃覀兦懊嬲劦降挠眯☆w粒拍攝的全息照片也會(huì)把平行光參考光束變?yōu)榍蛎娌ǎ贿@樣的全息照片也就是一個(gè)特殊的凹透鏡。用類似的方法可以制作出凸透鏡、柱面透鏡等光學(xué)元件。這種元件和紙一樣薄，一樣輕，還不會(huì)碎。現(xiàn)在已經(jīng)有用全息光學(xué)元件做成的望遠(yuǎn)鏡，它的厚度和一般近視鏡片差不多。還有人報(bào)道用全息光學(xué)元件做成窗玻璃。這種奇異的窗玻璃不會(huì)影響人的視線，卻能反射大量的陽光，兼有窗簾的功能；更有趣的是，可以把它反射的陽光集中到裝在窗檐下的一排太陽能電池上，轉(zhuǎn)化為電能，供室內(nèi)使用，真是一舉三得。

    全息照相技術(shù)有明察秋毫的本領(lǐng)。因?yàn)槿⒄掌芫_地再現(xiàn)原來被拍攝的物體，我們可以用它作標(biāo)準(zhǔn)檢查原物有沒有變化；事實(shí)上只要有1微米的變化，就可以用全息照相技術(shù)檢查出來。科研生產(chǎn)部門，還讓激光全息攝影來擔(dān)任成品內(nèi)在質(zhì)量的“檢驗(yàn)員”。檢驗(yàn)時(shí)，給被檢物加上一點(diǎn)壓力或加點(diǎn)熱；如果物體內(nèi)部有裂痕、微孔，它的表面就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。盡管這種變化的程度極為細(xì)微，肉眼根本無法覺察，但在全息攝影這對(duì)“火眼金睛”下面，所有這些瑕疵、隱患，統(tǒng)統(tǒng)暴露無遺。這種方法除了可以精密地檢查內(nèi)在質(zhì)量外，還有對(duì)被檢物絲毫無損的的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于貴重物品，例如珍貴文物、古代雕塑品的檢測。希臘科學(xué)家曾用這種方法查出古代塑像受風(fēng)化的程度。生產(chǎn)上用這種方式檢查精密零件、飛機(jī)蒙皮、飛機(jī)輪胎的內(nèi)在質(zhì)量。在國外的飛機(jī)輪胎工廠里，已經(jīng)起用了激光全息照相“檢驗(yàn)員”。這種方法還被用來作生物學(xué)研究，比如研究腦殼受力時(shí)產(chǎn)生的形變，研究蘑菇的生長速度等等。

    還在發(fā)展當(dāng)中的是全息存貯技術(shù)。我們在談全息照相特點(diǎn)時(shí)提到過的存貯信息，也就是記錄信息的能力。從理論上計(jì)算，用光盤存貯信息，每平方厘米可以存貯的信息約為106位，而用全息存貯，每平方厘米可以存108位，高100倍！而且讀出信息的時(shí)間只有百萬分之一秒！

    現(xiàn)在，已經(jīng)可以把信息存到材料里面去，全息照相用的材料不是一薄層底片，而是整個(gè)一塊晶體可以存入10萬冊圖書，一個(gè)圖書館只要保存幾塊記錄晶體就可以。這看來帶有一點(diǎn)幻想色彩，然而是有希望做到的。更重要的是全息存貯的發(fā)展將會(huì)促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展、換代。

    一般的全息照片，只能一張一張制作，價(jià)格也很高；除了科研上的使用以外，只能當(dāng)作高級(jí)藝術(shù)品。80年代出現(xiàn)了一種新的壓印全息技術(shù)。用這種方式制造全息照片，先要做成一塊金屬的微浮雕板；把它當(dāng)作印板，在鍍有金屬膜的特殊紙張上壓出全息照片。這比印郵票還要方便，可以大批生產(chǎn)，成本大大降低，應(yīng)用面也越來越廣。

    這種全息照相不僅有立體感；在陽光或燈光下呈現(xiàn)多種色彩，襯在銀白色的金屬背景上，顯得更為絢麗。人們用它來裝飾書刊、玩具、旅游紀(jì)念品，很具魅力。

    這種全息照相也包含著豐富的信息，而且完全取決于制作時(shí)采用的景物和拍攝方式，就像加了密碼一樣。沒有原始印版，無法復(fù)制。因而，它成為防止偽造的有效手段。已經(jīng)在紙幣、信用卡、磁卡及外交簽證等憑證上出現(xiàn)各種全息標(biāo)識(shí)以防偽造。在我國，也已有不少廠商采用全息照相商標(biāo)來防止有人偽造商標(biāo)，欺騙顧客。

    值得一提的是，全息照相這項(xiàng)重大技術(shù)成就，卻是在與普通攝影毫不相干的科研領(lǐng)域內(nèi)發(fā)明的。發(fā)明者加伯研究這一課題的目的是想要提高電子顯微鏡的分辨率。他設(shè)計(jì)了這種新的成像方法，并于1948年公開發(fā)表在科學(xué)雜志上。但是，當(dāng)時(shí)沒有激光這樣好的單色光，技術(shù)上也有一些困難，加伯并沒有取得成效，他的論文也沒有人重視。

     直到十多年后的1964年，因?yàn)槌霈F(xiàn)了激光器這種理想的光源，全息照相技術(shù)才開始發(fā)展起來。很快，全息照相術(shù)便成為一種用途十分廣泛，并且具有無限發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)。加伯因?yàn)槭讋?chuàng)全息照相的理論，榮獲1971年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他本人由此而被世界公認(rèn)為“全息照相之父”。