在科学发展的道路上，往往有这样情形：一项有益的科技研究遇到了困难，在一个相当长的时期里停滞不前。然而，一旦在某个时候打开了僵局，它就会取得奇迹般的进展，从而展示出一幅振奋人心的前景……

从“百日留影”开始，一个人一生中要照多少次相？这个因人而异，但照相和照片，却是大家都熟悉的事物。然而，普通的照相方法所得到的照片，却有其无法克服的缺点，譬如说，在节假日里，我们来到公园里游玩，选择了一个景物优美别致处留个影，这里的一切景物，宽阔如毯的草坪，万紫千红的花坛，曲经通幽的小路，八角玲珑的凉亭，长虹跨水的拱桥，湖面**漾的小舟……它们都是三维的，可是，所得到的照片却把人和景物都压缩成为没有厚度的扁象，那些生动的三维空间景物却变成了二维平面的图形而留在照片的纸平面上，几乎完全失去了丰富的立体形象。当然，从中也是能看出某些立体形象来的，不过，从这种平面图形中能“看出”立体景物来，全凭经验，要从远景小而近景大、远景淡漠模糊而近景细节清晰、前景遮挡着后景及明暗层次等特点来分析和辨别。而且，在普通的照片上，超出照相景深允许范围的远近景物，都会变得模糊不清。

普通照相方法及其所得到的照片的这种缺点，现在能够克服了。现代科学技术为我们提供了一种能够捕捉景物一切可见性质的信息、获得三维立体照片的新技术一全息术。研究全息理论、方法及其应用的科学称为全息摄影学或全息照相术，它是现代科学技术百花园中的一枝奇花。

全息照相这位现代光学部门里的新成员，要认识它，还得从普通照相谈起。本来，在人们的眼睛里，周围景物都是立体的，可是普通照相机“咔嚓”那么一下子，就给照成平面的了。一个三维空间的六面体在照片上却变成了扁平的二维空间的“平面体”，要想能够同时获得被拍照的物体的前后左右各个方面的象，就需要用多台照相机从不同的角度同时去摄取之。普通的照相方法之所以不能够获得三维的立体象，这是因为，普通照相机成象的关键部件是一组透镜，如前面阐述的那样，透镜成象就是透镜对人或景物各个部分进行光聚焦的结果。那么，如果去掉照相机的镜头，同样按动快门，那将会怎么样呢？结果是，照相底片上会一片漆黑。原来，表征光的状态的量有两个——振幅和相位。这里，振幅的大小决定了光的强弱，而相位的大小则决定了光的瞬时特征。在没有透镜的情况下，曝光时间即使缩短至几百分之一秒，然而相对于光波的周期来说，这段时间还是太长了。这时，照相底片记录的是光波在这么长时间内的平均结果，也就是说，光的强弱被平均了，而相位关系失去了。如果我们能在比一个光波周期短得多的时间（t＜1.3×10——15～2.5×10——15秒）内曝光，则没有透镜也能拍下物体的象。但是，这只是理论上的说法而已，因为如此短的时间是无法控制的；而且底片灵敏度太低了，如此短的曝光时间是不能使照相底片感光的。

全息照相术和普通的照相方法完全不同，它根本不需要透镜组来聚焦成象；全息照片也和普通照片完全不同，它所记录的不是被拍摄物体的光学象，而是一组干涉条纹。全息照片上所记录的干涉条纹包含了振幅和相位的全部信息，因而没有普通照片那样的缺点。全息照相所产生的奇异的效果，是人们所意想不到的——

用全息照相方法所得到的照片，在适当的光照下，原来的景物就会再现在我们的面前。由于全息照相记录了景物光波的全部信息，所以再现出来的景象就会和原来的一模一样。其景象是如此逼真：使人产生身临其境之感，以致想走过去仔细看看，想伸出手去摸一摸。原来，全息照片十分逼真的立体形象，是普通照片包括立体照片所没有的。观察全息照片，就和观察实际景物一样，具有相同的视觉效应和同样丰富的信息内容。全息照片就象一个窗口，那些景物以其全部景深呈现在它的后面，如果我们把头抬起、低下或者左右移动，就可以看到景物的各个侧面，甚至可以看到一物体遮挡着的另一物体。这样一来，象“百日留影”那样，母亲为了扶住椅子上的婴儿而躲在椅子的背后，那可就藏不住了。如果所拍摄的景物是一较大的场面，那么，由全息照片再现出来的景象将是远近层次清晰、深浅浓淡适中，栩栩如生，恰到好处，几乎是无异于实际场面。全息照片是真正的立体照片！这就是全息照相的第一个特点——真实性。

用全息照相方法所得到的照片，其妙趣不仅如此。全息照片还经得起“破坏性的打击”。有这样一件事：结婚才1年多的小王和小张因为吵架，小张在火头上竟把结婚照片撕了个粉碎：“咱们一刀两断！”可是，两口子事后又和好了。但小张却非常后悔：那张照片，还是他俩结婚的时候，一位朋友、光学信息处理专家给照的。重照一张吧，可当年的情景岂能再现？那位朋友回信说，“如果你们不再吵架了，我就给你们一张结婚照。请你们将照片的碎片寄一块来，一块就够！”这可能吗？那张照片没有底板，他怎么能够洗出照片来呢？但是，小张还是按照要求，把一块照片碎片给专家寄去了。果然，过了些日子，寄来一张和原照片一模一样的照片！这是怎么回事呢？原来，撕碎的那张照片是一张全息照片。——这是一个真实的故事。全息照片的每一部分，不论有多大，都能再现出原来的整个景象，这就是说，可以将全息照片分成若干小块，每一块都可以完整地再现原物的象。因此，如果全息照片被打破了，撕碎了，或者在某个案件中捕获到的是毁坏了的全息照片残渣，总可以从一小块碎片重新复制出原样的照片来。全息照片之所以如此不可“摧毁”，是因为照片上的每一点都接受到被摄景物的各部分的反射光，在它的每一小块上都记录着景物的全部信息。从这个意义上来说，全息照片是非常“牢固”的，经得起任何擦拭、涂抹或毁坏；甚至撕破或敲碎，即使照片缺损了，也不会使再现的象产生失真。不过，如果将全息照片面积缩小，其象的分辨率就会有所减小。由此可见，全息照片确实记录了景物的全部信息。这就是全息照相的第二个特点——全息性。

用全息照相方法所得到的照片，还具有很强的“个性”，采用什么方式拍摄的全息照片，必须用同样的方式去再现它、观察它。在同一张照相底片上，可以进行多次曝光，从而重迭许多象，其中的每一个象又不受其它象的干扰，能够单独地再现出来。例如，每拍摄一次，就将感光底片转过一个角度，然后再进行另一次拍摄记录，也就是说，采取角度编码方式拍摄，这样，在再现全息照片的景象时候，全息照片每转过一个相应的角度，就会再现出一个被拍摄的景物的象。再如，对不同的景物采用不同角度入射的参考光束，即以参考光束编码方式来拍摄全息照片，则由于所得到的干涉图样随着来自物体的光束和参考光束之间的夹角大小而变化，因此，在全息照片上所记录的景物再现的时候，照明光束也必须采用同编码的参考光束一样的光束，相应的各景物的再现象出现在不同的衍射方向上，因而在各个不同的地方组成了各个景物的独立的再现象。全息照相成象的这样的“个性”，为在同一张照片上存储大量信息创造了极为有利的条件。在全息照相过程中，用不着拍照一次就更换一张感光胶片，各种各样的景物、多种多样的“镜头”都可以按上述方式拍摄在同一张照片上。这样一来，一张全息照相“底片”可以复制出许许多多的全息照片来。显然，这不仅便于保存，而且便于携带。一张全息照片就是一本图书、一盒全息照片就是一个信息库。这就是全息照相的第三个特点——容量大。

用全息照相方法所得到的照片易于复制。全息照片的复制品和原照片的再现效果完全一样，可以说，全息照片没有“正片”与“负片”之分。我们知道，普通的照相底片，其影象是和实际景物相反的：景物上白的部分，底片上是黑的；景物上黑的部分，底片上是白的。为了得到跟实际景物相同的象，还必须把底片上的影象转到照片上去，即将冲洗好的底片覆盖在印象纸上，在印相纸上加以曝光，然后进行显影和定影，才得到同实际景物完全一样的照片。通常将底片叫做“负片”，而将由负片复制出来的照片称为“正片”。如果用接触法复制新的全息照片，那么，就和普通照相方法中由底片（负片）复制出照片（正片）一样，使原来透明部分变成为不透明的，原来不透明部分变成为透明的。虽然复制的全息照片和原来的全息照片“黑白”颠倒，但复制片再现出来的象仍然和原片的象完全一样。这就是全息照相的第四个特点——“正负”一样。