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，而不像一般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，在觀看者的眼里顯得異常逼真，它產(chǎn)生的視覺效應(yīng)，完全與觀看實物時千篇一律。
全息照相的原理，簡單地說，要緊使用了激光顏色純那個特點。事實上，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、層次鮮明，負(fù)有立體感，但它總歸仍是單面圖像，再好的立體照也代表不了真實的實物。譬如，一個正方形木塊的立體照，無論我們怎樣轉(zhuǎn)變觀察角度，橫看豎看，看到的只能是照片上的那個畫面。但全息照就不同了，我們只要轉(zhuǎn)變一下觀察角度，就可以看到那個正方塊的六個方面。因為全息技術(shù)能將物體的全部幾何特征信息都記載在底片上，這也是全息照相最重要的一個特點。
全息照相的第二個特點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)匀豢梢詮挠嘞碌哪且恍“肷峡吹竭@張全息照片上原有物體的全貌。這關(guān)于一般照片來說就不行，即使是損失一只角，那只角上的畫面也就看不到了。
全息照的第三個特點是在一張全息底片上可以分層記載多幅全息照，同時在它們顯示畫面時不也許相互干擾。正是這種分層記載，使得全息照片能夠存儲巨大的信息量。
全息照片為什么會有如此的一些特點？為什么一般照片沒有這些特征呢？這要從拍攝的原理談起。
假如用一束激光照明一個微小顆粒。從小顆粒上反照出來的光波基本上是不斷向外擴大的球面波。我們向小顆？慈，是明亮的一點。用照相機為這小顆粒照相時，光波通過鏡頭在底片上形成一個亮點，這一點的亮度與小顆粒反照出來的光強有關(guān)。照相底片可以記載下這一點的亮點，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亮點？雌饋頉]有一點立體感覺。拍攝全息照片時，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照出的球面波一起照到照相底片上。整個底片都受到光照，它記載下的不是個亮點，而是一組同心圓，當(dāng)同心圓間隔很小時，看起來，就像是用刀把一個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，再用拍攝時那束發(fā)出平面波的激光，以拍攝時的角度照終于片上，我們可以看到原來放置微小顆粒的位置上有一個亮點。注重！那個亮點在空間，而不是在底片上，我們看到的光就像是從那個亮點發(fā)出來的。因此，全息照片記載下來的不僅是一個亮點，還包含亮點的空間位置，或者說記下從亮點發(fā)出的整個光波。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，任何物體實際上都可以看成是很多個明暗不同的亮點組成的立體圖像。用上面的拍攝方法拍成的全息照片就是很多個同心圓組成的龐大圖形，看起來也是灰暗的一片。同樣，這張全息照片不僅記載了物體各點的明暗，還記下了各點的空間位置。當(dāng)用參考光束照射沖洗后的底片時，我們看到的光就像是從原物體上發(fā)出來的。因此，我們說它記載了有關(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。只是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、專門的場所中有也許設(shè)置外，要普遍、廣泛地應(yīng)用是不也許的。針對那個弱點？茖W(xué)家不斷研究，終于發(fā)明白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，可以把一個大型圖書館的上百萬冊藏書內(nèi)容全部存儲進(jìn)去。
如果把穩(wěn)一下報紙上的照片，就能發(fā)現(xiàn)它們是由一個個小點子組成的。每一個小點子叫做一個像素，它的密度大約是每平方毫米內(nèi)有幾個點。而全息照相用的特種玻璃膜層厚約10微米，像點密度每平方毫米內(nèi)在2000個點以上。在這種底片上，每平方毫米的地點內(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。
全息照相機的發(fā)明，要緊意義不在于照相，它作為激光技術(shù)的一個方面，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等土地具有廣泛的實用價值。
從照相方面講，這是一種全新的技術(shù)。因為全息照片有逼確實立體感，用它來代表一般照片有特殊的結(jié)果。在海外，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；博物館用它來代表珍貴文物展出。海外有一家機床制造公司，到另一個國家開商品介紹會，就用全息照片代表實物辦了一個機床展覽會。展覽廳里全部是各種機床的全息照片，這些全息照片看起來和確實機床并沒有什么兩樣，反而更加引起參觀者的興致。
筆路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獲得啟示，科學(xué)家想到了全息電影和全息電視。實驗性的全息立體電影差不多在前蘇聯(lián)出現(xiàn)。放映這種電影時，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感覺。至于全息電視，因為它涉及的技術(shù)問題比較龐大，目前還在研究。1982年，德國的電視臺播送的立體電視，并不是激光全息電視，它的原理和一般立體電影一樣，觀看時要戴一副特殊的眼鏡。預(yù)計到本世紀(jì)末，電影和電視又要換代了；到那時，人們的文化娛樂生活，也許會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載下來，萬一有文物古跡遭到嚴(yán)重破壞，即使蕩然無存，我們?nèi)匀豢梢砸罁?jù)全息照相重建。譬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)在盡管打算重建，因為不知道整個面目，就難以完全恢復(fù)。如果全息照相提早100年發(fā)明的話，情況就好辦了。
全息照相的另一項重要應(yīng)用是制作可以在一些特殊場所代表玻璃的全息光學(xué)元件。這種特殊的光學(xué)元件具有加工便宜、小巧、輕、薄等優(yōu)點。一個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把平行光參考光束變?yōu)榍蛎娌；如此的全息照片也就是一個特殊的凹透鏡。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，還不也許碎，F(xiàn)在差不多有用全息光學(xué)元件做成的望遠(yuǎn)鏡，它的厚度和一般近視鏡片差不多。還有人報道用全息光學(xué)元件做成窗玻璃。這種奇異的窗玻璃不也許妨礙人的視線，卻能反照大批的陽光，兼有窗簾的功能；更有味的是，可以把它反照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)。因為全息照片能精確地再現(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“檢驗員”。檢驗時，給被檢物加上一點壓力或加點熱；如果物體內(nèi)部有裂痕、微孔，它的外表就會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。盡管這種變化的程度極為渺小，肉眼全然無法覺察，但在全息攝影這對“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，還有對被檢物絲毫無損的的優(yōu)點，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)上用這種方法檢查精密零件、飛機蒙皮、飛機輪胎的內(nèi)在質(zhì)量。在海外的飛機輪胎工廠里，差不多起用了激光全息照相“檢驗員”。這種方法還被用來作生物學(xué)研究，譬如研究腦殼受力時產(chǎn)生的形變，研究蘑菇的生長速度等等。
還在發(fā)展居中的是全息存貯技術(shù)。我們在談全息照相特點時提到過的存貯信息，也就是記載信息的能力。從理論上計算，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！同時讀出信息的時間只有百萬分之一秒！
現(xiàn)在，差不多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，而是整個一塊晶體可以存入10萬冊圖書，一個圖書館只要保存幾塊記載晶體就可以。這看來帶有一點夢想色彩，然而是有希望做到的。更重要的是全息存貯的發(fā)展將會促進(jìn)計算機的發(fā)展、換代。
一般的全息照片，只能一張一張制作，價格也很高；除了科研上的使用以外，只能作為高級藝術(shù)品。80年代出現(xiàn)了一種新的壓印全息技術(shù)。用這種方法制造全息照片，先要做成一塊金屬的微浮雕板；把它作為印板，在鍍有金屬膜的特殊紙張上壓出全息照片。這比印郵票還要便宜，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；在陽光或燈光下出現(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，同時完全取決于制作時采用的景物和拍攝方法，就像加了密碼一樣。沒有原始印版，無法復(fù)制。因而，它成為預(yù)防偽造的有效手段。差不多在紙幣、信用卡、磁卡及外交簽證等憑證上出現(xiàn)各種全息標(biāo)識以防偽造。在我國，也已有很多廠商采用全息照相商標(biāo)來預(yù)防有人偽造商標(biāo)，欺騙顧客。
值得一提的是，全息照相這項重大技術(shù)成就，卻是在與一般攝影毫不相干的科研土地內(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辨別率。他設(shè)計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)初沒有激光如此好的單色光，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，因為出現(xiàn)了激光器這種理想的光源，全息照相技術(shù)才結(jié)束發(fā)展起來。很快，全息照相術(shù)便成為一種用途非常廣泛，同時具有無限發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)。加伯因為首創(chuàng)全息照相的理論，榮獲1971年諾貝爾物理學(xué)獎。他本人由此而被世界公認(rèn)為“全息照相之父”。
