Гологра́фія (від грецького ὅλος—holos — повний + γραφή—graphe — запис) — набір технологій для точного запису, відтворення і переформатування хвильових полів. Це спосіб одержання об'ємних зображень предметів на фотопластинці (голограми) за допомогою когерентного випромінювання лазера. Голограма фіксує не саме зображення предмета, а структуру відбитої від нього світлової хвилі (її амплітуду та фазу). Для отримання голограми необхідно, щоб на фотографічну пластинку одночасно потрапили два когерентних світлових пучки: предметний, відбитий від об'єкта та опорний — що проходить безпосередньо від лазера. Світло обох пучків інтерферує, створюючи на пластинці чергування дуже вузьких темних і світлих смуг — інтерференційну картину.
Різновиди голограм Голограми поділяються на кілька видів, кожен з яких відповідає різним вимогам виробників. З-D-голограми здатні передавати тривимірний ефект і глибину реальної моделі. При створенні цього виду голограм завжди використовують модель в масштабі 1: 1. Таким чином, при сильному направленому промені світла буде створений приголомшливий оптичний ефект.
На відміну від З-D-голограм, 2-D-голограми засновані на двомірній графіці та здатні містити всю інформацію в одній площині. Такі голограми не вимагають сильного джерела світла і мають діамантовий блиск. 2-D / 3-D-голограми засновані на двох або трьох наборах двомірної графіки та відрізняються тим, що вся інформація розташована у двох і більш площинах зображення, які створюють ефект перспективи. Цей вид голограм є найпопулярнішим завдяки чітким контурам малюнка і світлим кольорам, які видно в різних умовах освітлення.
Крім того, існують цифрові голограми — Digital Image. Вони відрізняються тим, що зображення створюється на комп'ютері та ґрунтується на одному рівні. Таке зображення складається з растрових точок і дозволяє створювати ефект руху, а також передавати специфічну гру фарб. Ще одним видом голограм, заснованих на одній площині, є геліограми. Вони базуються на лінійній графіці та дозволяють створити комбінацію графічних елементів з ефектом руху.
Повністю комп'ютерною технологією створення голограм є Trustseal. Дана оптична захисна структура дозволяє досягти найбільш чіткого і яскравого зображення, а також забезпечує більшу кількість всіляких оптичних ефектів, що значно підвищує ступінь захисту. Такі зображення можуть бути кольоровими та можуть змінювати відтінки при повороті в різні сторони по всіх осях. Графічна інформація такого роду перетворюється на голографічному процесі, як в одноколірну, так і в багатобарвну. Певні кольори видно залежно від кута зору під час розгляду голограми. При направленому світлі краю і кольору голограми стають чіткими та світлими, а при звичайному освітленні кольору втрачають свій контраст.
2-канальне зображення являє собою два накладених один на одного малюнки. Таким методом досягається такий оптичний ефект, при якому залежно від кута зору видно лише один з двох мотивів. Крім 2-канального, може бути три та більше канальне зображення. Сепарація забарвлення є збільшенням одночасно видимих барв і затінення, що посилює графічний і просторовий ефект голограми. Окантовка кольорових ділянок голограми може бути підкреслена використанням контрастів (наприклад, чорна окантовка без дифракційної структури). Призматичні компоненти дають лінзовий ефект, який створюється при зміні кута нахилу. Підробка такого комплексу практично неможлива. Мікротекст може бути помітний тільки за допомогою лупи. Нанотекст є дуже дрібним і теж може бути помітний тільки за допомогою лупи. Такий метод застосовується тільки для Trustseal. Також як і картина в сірих тонах, яка створює будь-яке зображення в різних відтінках лише сірого кольору. Прихована інформація може бути зчитана тільки спеціальними приладами з УФ, ІК або лазерним освітленням.
Фізичні принципи Розсіяні об'єктом хвилі характеризуються амплітудою і фазою. Реєстрація амплітуди хвиль не становить труднощів; звичайна фотографічна плівка реєструє амплітуду, перетворюючи її значення у відповідне почорніння фотографічної емульсії. Фазові співвідношення стають доступними для реєстрації за допомогою інтерференції, що перетворює фазові співвідношення у відповідні амплітудні. Інтерференція виникає, коли в деякій області простору складаються кілька електромагнітних хвиль, частоти яких з дуже високим ступенем точності збігаються. Коли записують голограму, в певній області простору складають дві хвилі: одна з них йде безпосередньо від джерела (опорна хвиля), а інша відбивається від об'єкта запису (об'єктна хвиля). У цій же області розміщують фотопластинку (або інший реєструючий матеріал), в результаті на цій пластинці виникає складна картина смуг потемніння, які відповідають розподілу електромагнітної енергії (картині інтерференції) у цій області простору. Якщо тепер цю пластинку висвітлити хвилею, близької до опорної, то вона перетворює цю хвилю у хвилю, близьку до об'єктної. Таким чином, ми будемо бачити (з тим або іншим ступенем точності) таке ж світло, що відбивалося б від об'єкта запису.
Джерела випромінювання Голограма є записом інтерференційної картини, тому важливо, щоб довжини хвиль (частоти) об'єктного та опорного променів з максимальною точністю збігалися один з одним, і різниця їх фаз не змінювалася протягом усього часу запису (інакше на пластинці не запишеться чіткої картини інтерференції). Тому джерела світла повинні випромінювати електромагнітне випромінювання з дуже стабільною довжиною хвилі в достатній для запису часовому діапазоні.
Вкрай зручним джерелом світла є лазер. До винаходу лазерів голографія практично не розвивалася (замість лазера використовували дуже вузькі лінії в спектрі випускання газорозрядних ламп, що дуже ускладнює експеримент). Нині голографія пред'являє одні з найжорсткіших вимог до когерентності лазерів.
Найчастіше когерентність заведено характеризувати довжиною когерентності — тієї різниці оптичних шляхів двох хвиль, при якій контраст інтерференційної картини зменшується вдвічі в порівнянні з інтерференційною картиною, яку дають хвилі, що пройшли від джерела однакову відстань. Для різних лазерів довжина когерентності може становити від часток міліметра (потужні лазери, призначені для зварювання, різання та інших застосувань, невимогливих до цього параметру) до сотень і більше метрів (спеціальні, так звані одночастотні лазери).
Історія Метод запропонував 1948 року Денніс Габор, він же ввів термін голограма. За цей винахід він одержав Нобелівську премію.
Голографія почала бурхливо розвиватися та набула велике практичне значення після того, як в результаті фундаментальних досліджень з квантової електроніки, виконаних радянськими фізиками — академіками М. Г. Басовим і О. М. Прохоровим — і американським ученим Чарльзом Таунсом, в 1960 році був створений перший лазер. У тому ж році професором Теодором Майманом був сконструйований імпульсний лазер на рубіні. Ця система (на відміну від неперервного лазера) дає потужні і короткі, тривалістю в кілька наносекунд (10-9 нс), лазерні імпульси, що дозволяють фіксувати на голограмі рухомі об'єкти. Перший портрет людини був знятий з допомогою рубінового лазера в 1967 році.
Початок образотворчої голографії було покладено роботами і Юріс Упатніекса з Мічиганського Технологічного Інституту (США), що одержали в 1962 році першу об'ємну голограму, що відновлюється в лазерному світлі. Схему запису голограм, яку запропонували ці вчені, тепер використовують у голографічних лабораторіях у всьому світі.
Вирішальне значення для розвитку образотворчої голографії мали роботи академіка Ю.М. Денисюка, виконані в 60-70-х роках. Він вперше отримав голограми, що дозволяють відтворювати об'ємні зображення у звичайному, білому світлі. Практично вся сучасна образотворча голографія базується на методах, які запропонував Денисюк.
Перші високоякісні голограми за методом Ю. М. Денисюка були виконані в 1968 р. в СРСР — Г. А. Соболєва та Д. А. Стаселько, а в США — Л. Зіберт.
В 1969 р. Стівен Бентоніт з Polaroid Research Laboratories (США) виготовив голограму, видиму у звичайному білому світлі. Голограми, винайдені Бентонітом, назвали райдужними, оскільки вони переливаються всіма кольорами веселки, з яких складається біле світло. Відкриття Бентоніт дало змогу розпочати масове виробництво недорогих голограм шляхом «штампування» інтерференційних картин на пластик. Голограми саме такого типу застосовують для захисту від підробок документів, банківських карток і т. д. Завдяки Бентоніту голографія здобула популярність в широких верствах суспільства.
У 1977 р. отримав мультиплексну голограму, що складається з численних звичайних фотографій об'єкта, знятих з багатьох кутів, що лежать у горизонтальній площині. При переміщенні такої голограми в полі зору можна побачити всі зняті кадри.
З середини 70-х років ведуться розробки систем голографічного кінематографа. У Росії значні успіхи в цьому напрямку були досягнуті фахівцями Науково-дослідного кіно-фото інституту (НІКФІ) в Москві під керівництвом В. Г. Комара. голографія продовжує активно розвиватися, і з кожним роком в цій області з'являються нові цікаві рішення.
Динамічна голографія Це область голографії, у якій розглядаються перетворення когерентних хвиль (пучків), що відбуваються в самому процесі запису. У звичайній (статичній) голографії процес запису призводить до виникнення в реєструючому середовищі прихованого зображення, що не впливає на записуючі пучки. Лише після проявлення середовище набуває властивостей голограми, що змінює параметри проходячого через неї зчитувального пучка. Це дозволяє відновлювати записані зображення нерухомих стаціонарних об'єктів. У динамічній голографії як реєструючі середовища використовуються речовини, в яких запис зображення (тобто зміна показника заломлення або коефіцієнта поглинання відповідно до розподілу інтенсивності інтерференційної картини) відбувається безпосередньо під впливом записуваного пучка без проявлення. Тому записуючі пучки відчувають зміни, викликані створеною (записаною) ними ж голограмою (зворотний зв'язок). Процеси запису і зчитування відбуваються одночасно і взаємопов'язано, що зумовлює перетворення первинних хвиль.
Тобто, така голографія базується на взаємодії кількох когерентних хвиль, що виникає при їхньому проходженні через нелінійне середовище через обернений зв'язок між хвилями, що записують, та голограмою, що записується ними.
Схема запису Лейта — Упатнієкса У цій схемі запису промінь лазера поділяється спеціальним пристроєм, дільником (у простому випадку в ролі дільника може виступати будь-який шматок скла), на два. Після цього промені за допомогою лінз розширюються і за допомогою дзеркал направляються на об'єкт і реєструюче середовище (наприклад, фотопластинку). Обидві хвилі (об'єктна та опорна) падають на пластинку з одного боку. За такої схеми запису формується пропускна голограма, що вимагає для свого відновлення джерела світла з тією ж довжиною хвилі, на якій проводився запис, в ідеалі — лазера.
Схема запису Денисюка У 1962 році радянський фізик Ю.М. Денисюк запропонував перспективний метод голографії із записом в тривимірному середовищі.