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全息照相可以实现对物体的高密度存储、加密及三维显示。全息照相和常规照相不同，在底片上记录的不是三维物体的平面图像，而是光场本身。常规照相只记录了反映被拍物体表面光强的变化，即只记录光的振幅，全息照相则记录光波的全部信息，除振幅外还记录了光波的位相。即把三维物体光波场的全部信息都贮存在记录介质中。

全息照相包括记录和再现两过程。相干光束经过分光后形成两束光，一束光照明待记录的物体，从物体上散射的光波称为物光；另一束光与物光成一定的角度直接照明全息干板，称为参考光。物光和参考光相干叠加，产生类似光栅的精细干涉条纹，被记录在干版上，形成一张全息图底片，称为全息图的记录。用原参考光照明全息图后，其衍射光波重现了记录时的物光波前，即可再现出与原物体相同的三维立体像。