Голограмма-пластинка любого предмета — вала огромной турбины или шаблона микросхемы —
остаётся оптическим устройством. Подобно призмам, линзам и зеркалам, она изменяет ход лучей
и структуру световых волн. Но никакая линза или призма не поможет, например, что-нибудь
увидеть сквозь матовое стекло или другую рассеивающую свет преграду. Появление голографии
сделало доступным и это.
С рассеивателя снимают голограмму и совмещают одно из восстановленных с неё изображений с
самим рассеивателем. Световые волны, идущие навстречу друг другу от голограммы и от
рассеивателя, складываются и взаимно уничтожаются. Преграда исчезает, а предмет, лежащий за
ней, становится виден во всех подробностях. Таким образом, голограмма служит своеобразным фильтром, который очищает искажённое помехами изображение. Ещё один, очень похожий способ выделения полезных сигналов называется оптической фильтрацией, или распознаванием образов. Он позволяет отыскивать нужные среди множества очень похожих изображений (микросхем, отпечатков пальцев, снимков бактерий и др.). Для этого с эталона (например, идеально собранной микросхемы или отпечатка пальца подозреваемого) делается голограмма и ставится на пути светового пучка, отражённого от проверяемого объекта. Она пропускает свет только от объекта, полностью идентичного эталону, «отфильтровывая» остальные изображения. Если на выходе оптического фильтра возникает яркое пятно, значит, объект обнаружен. Поиск можно вести автоматически, причём с огромной скоростью, недостижимой при использовании других методов.

Настоящим подарком голография стала для инженеров: теперь они могут исследовать и
регистрировать (от лат. registrum — «список», «перечень») процессы и явления, описанные
порой только теоретически.
Например, лопатки турбореактивного авиационного двигателя во время работы нагреваются до
сотен градусов и деформируются (от лат. deformatio — «искажение»). Каким образом распределяется при этом напряжение в детали, где находится её слабое место,
угрожающее разрушением, — определить это прежде было либо крайне сложно, либо вообще
невозможно. С помощью голографических методов такие исследования проводят без особого
труда.
Освещенная лазерным светом, голограмма восстанавливает световую волну, отражённую
деталью при съёмке, и изображение появляется там, где раньше находилась деталь. Если же
деталь осталась на месте, возникают сразу две волны: одна идёт
непосредственно от объекта, другая — от голограммы. Эти волны когерентны и могут
интерферировать. В том случае, если объект во время наблюдения подвергся деформации, его
изображение покрывается полосами, по которым судят о характере изменений.
Методы голографического контроля очень удобны. Они позволяют измерять величину
деформации деталей и амплитуду (от лат. amplitudo — «величина») их вибрации (от лат. vibratio
— «колебание»), исследовать поверхности предметов сложной формы, следить за точностью
изготовления как очень больших изделий (например, зеркал диаметром в несколько метров для
телескопов), так и миниатюрных линз (как в микроскопе). Объект может плохо отражать свет,
иметь неровную поверхность, быть совершенно прозрачным — на качество голограммы это не
влияет. Благодаря мощным лазерным импульсам голограммы записывают за тысячные доли
секунды. А потому сейчас можно изучать взрывы, электрические разряды и потоки газов,
движущиеся со сверхзвуковой скоростью.

«Остановить» движение, увидеть то, что нельзя разглядеть невооружённым глазом, передать
распределение света и цветовых оттенков на поверхности объекта — всё это может
фотография. Однако она не воспроизводит объёмность предмета: фотографическое
изображение — изображение плоское. Объёмным оно становится, когда световой поток,
отразившись от «картинки» или пройдя сквозь неё, приобретает ту же структуру, что и при
отражении от предмета.
В связи с этим вспомним основные понятия из области оптики. Свет не что иное, как волна; её
длина определяет цвет луча. Излучение на одной длине волны называется монохроматическим
(от греч. «мо'нос» — «один» и «хро'ма» — «цвет»). А волны, которые идут «в такт», сохраняя
при этом неизменными свои характеристики, называются когерентными (от лат. cohaerens — «находящийся в связи»). Волновые свойства света проявляются весьма любопытным образом.
Например, две когерентные волны, складываясь, могут усиливать одна другую или, наоборот, ослаблять. Это явление именуется интерференцией (от лат. inter — «между» и ferens — «переносящий»). При прохождении луча сквозь очень маленькое отверстие наблюдается дифракция (от лат. diffractus — «разломанный») — световая волна огибает препятствие: на фотопластинке возникает изображение в виде концентрических колец, а не светящейся точки. Если через эти кольца пропустить луч, свет вновь соберётся в точку там, где было отверстие. Таким образом, плоская картинка «запоминает» положение точки в пространстве. Любой предмет состоит из бесчисленного множества точек, каждая из которых даёт свою систему колец. Накладываясь друг на друга, кольца образуют на фотопластинке сложную картину из множества тончайших линий; в результате пластинка кажется просто серой и мутной. Однако на ней запечатлено не только распределение яркостей на поверхности предмета, но и сведения о его форме. И пластинка с такой полной записью, оптически эквивалентной (от лат. aequivalens — «равнозначный») предмету, и объёмное изображение, с неё восстановленное, называются голограммой (от греч. «ха'лос» — «полный» и «грамма» — «написание»).
Первые голограммы получил в 1947 г. венгерский физик Деннис Га'бор (1900—1979), работавший тогда в Англии. Источников когерентного света в то время не существовало, и учёный использовал излучение ртутной лампы, «вырезав» из него с помощью различных ухищрений очень узкую спектральную полоску. Мощность светового потока при этом становилась такой мизерной, что на изготовление голограммы требовалось несколько часов. Качество голограмм было невысоким: весьма несовершенными оказались и источник света, и сама оптическая схема записи. Дело в том, что при записи голограммы возникает сразу два изображения по разные стороны пластинки. У Габора одно из них всегда оказывалось на фоне другого, и при их фотографировании резким оказывалось только одно изображение, а второе создавало на снимке размытый фон. Чтобы увидеть изображение на голограмме «по Габору», её нужно просветить насквозь излучением той же длины волны, которая применялась при записи. Зато такое объёмное изображение создаётся любым, даже самым маленьким участком голограммы-пластинки: луч, рассеиваемый каждой точкой предмета, освещает голограмму полностью; следовательно, любая её точка хранит информацию обо всей освещенной поверхности объекта.
Своим настоящим рождением голография обязана лазеру (см. статью «Лазерная техника и технология»). Его излучение обладает всеми необходимыми качествами: оно когерентно и монохроматично. Американские физики Эммет Лейт и Юрис Упатниекс в 1962 г. создали оптическую схему голографической установки, которая с небольшими изменениями используется до сих пор. Чтобы избежать наложения картинок, лазерный луч расщепляют на два и направляют на пластинку под разными углами. В результате голографические картинки формируются лучами, идущими по разным направлениям, и не «мешают» друг другу. Примерно в то же время на работы Габора обратил внимание российский физик Юрий Николаевич Денисюк (родился в 1927 г.). Однако он создал принципиально новый способ голографирования, в котором использовал интерференцию встречных пучков света. Попадая на пластинку с разных сторон, пучки складываются в слое фотоэмульсии, формируя объёмную голограмму.
После проявления изображение существует в ней в виде тонких слоев серебра — микроскопических зеркал. Отражённые от них лучи белого света, в свою очередь, интерферируют таким образом, что остаётся свет только той длины волны, на которой шла запись. Другие волны становятся чрезвычайно слабыми и пропадают. Поэтому голограмму «по Денисюку» рассматривают только в отражённом белом свете.
Голографическое изображение занимает всю её поверхность, чем напоминает
фотографическое.
Объёмную голограмму можно записать в слое светочувствительного пластика — фоторезиста
(от греч. «фос» — «свет» и лат. resisto — «сопротивляюсь»). После химической обработки на
пластмассовой пластинке возникает рельеф. Затем пластинку покрывают слоем никеля и
штампуют ею копии голограмм (реплики) на тонкой ленте. Такие радужные картинки
используют во всём мире в качестве наклеек на товарные упаковки и документы. Они служат
прекрасной защитой от подделок: скопировать голографическую запись очень трудно.
Бывают голограммы, на которых изображены предметы, не существующие в реальности. Такие
голограммы рассчитывают и создают искусственно. Вычислительной машине задают форму
объекта и длину волны падающего на него света. По этим данным ЭВМ рисует картину
интерференции отражённых лучей. Пропустив световой пучок сквозь искусственную
голограмму, можно увидеть объёмное изображение придуманного предмета. Пока с помощью
ЭВМ удаётся «рисовать» голограммы лишь самых простых объектов, например группу
светящихся точек, разбросанных в пространстве. Искусственные голограммы отличаются от
обычных крупным, хорошо заметным чёрно-белым узором.

Для научных целей фотография стала применяться практически с момента своего рождения:
первую в мире микрофотографию методом калотипии сделал в 1837 г. У.Г. Талбот. В 1840 г.
был получен первый дагеротип Луны, в 1850 г. — снимок Веги из созвездия Лиры, ас 1891 г.
по астрономическим снимкам начали составлять первый каталог звёздных координат. Сегодня научная и техническая фотография — это богатый выбор чрезвычайно разнообразных средств получения и хранения информации. Без неё не обойтись при исследовании быстро протекающих процессов, изучении микроскопических объектов и недоступных глазу явлений. Рентгеновская фотография применяется в медицине, металловедении, кристаллографии. Специальные ядерные эмульсии регистрируют треки (траектории) заряженных частиц, прилетевших из космоса или разогнанных до высоких энергий в ускорителях. В космосе сделаны снимки обратной стороны Луны, поверхности
Венеры и марсианских гор.
Стараясь повысить качество технических снимков, Деннис Габор создал в 1948 г. голографию
— метод, позволяющий получить объёмное изображение объекта. Дальнейшее развитие он
получил в работах Ю.Н. Денисюка. Это совершенно особая и очень перспективная область
фотографии.
В научной фотографии применяется специализированная аппаратура для работы с
микроскопами, телескопами и другими научными приборами. Разработаны объективы для
макросъёмки (с увеличением в десятки раз) и репродукции, светофильтры, удлинительные
кольца, различные насадки и приспособления, предназначенные для самых разных целей. БУДУЩЕЕ ФОТОГРАФИИ
Бурное развитие электроники позволяет достаточно уверенно предположить, что рано или
поздно «классическая» фотография на плёнке отойдёт в прошлое, а её место займёт цифровая
фототехника. Число элементов на матрице ПЗС и плотность их монтажа непрерывно растут.
Соответственно увеличивается и разрешающая способность — число отдельно видимых линий
на 1 мм. Уже сегодня цифровой снимок по качеству почти не уступает фотографическому, а
через несколько лет превзойдёт его. Объектив — самая громоздкая и массивная часть
фотоаппарата — может стать плоским, в виде пластинки с микропризмами (так называемая
линза Френеля). Аппарат позволит снимать «очередями», по нескольку десятков кадров подряд,
записывая их на микросхемы. И будет он не больше обыкновенной записной книжки.

Фотоаппарат по-прежнему представляет собой коробку со светочувствительным материалом и объективом в передней стенке. Но конструкции современных камер весьма разнообразны. Фотоаппараты снабжены автоматикой, электроникой, встроенной лампой-вспышкой, экспонометром, миниатюрными электромоторчиками и даже локаторами-дальномерами. Чувствительность заряженной плёнки закодирована на её зарядном хвосте или на корпусе кассеты и считывается автоматически.
В соответствии с чувствительностью плёнки и показанием экспонометра электроника «назначает» выдержку и при необходимости включает вспышку.
Подавляющее большинство аппаратов рассчитано на перфорированную ленту с 36 кадрами размером 24x36 мм. Профессиональные фотографы работают на аппаратах среднего формата с кадром от 60x45 до 60x120 мм на неперфорированной плёнке. Встречаются и миниатюрные камеры для 16-миллиметровой плёнки, а в фотомастерских и технических фотолабораториях можно увидеть аппараты для пластинок и плоских плёнок форматом 90х 120 мм и более. Очень удобны аппараты, позволяющие мгновенно получать цветные снимки. Наиболее известны камеры «Полароид». В них экспонированный светочувствительный материал проходит между валиками, которые раздавливают микрокапсулы с растворами веществ, проявляющих и фиксирующих изображение одновременно.
И, наконец, одна из последних новинок фотографической техники — цифровой фотоаппарат, которому не нужна фотоплёнка. Его объектив фокусирует изображение на матрице, состоящей из 1,5 млн. микроскопических элементов — так называемых приборов с зарядовой связью (ПЗС). Электрические сигналы с каждого элемента (пикселя) кодируют цвет и яркость. Сигналы в цифровой форме записываются на дискету; изображение с неё можно вывести на экран телевизора или компьютера, передать по линиям связи, переписать на видеомагнитофон. Обязательная принадлежность любого портативного фотоаппарата — видоискатель. По его устройству камеры делятся на зеркальные и с оптическим видоискателем. При работе с «зеркалкой» фотограф видит на матовом стекле именно то изображение, которое попадёт на плёнку. Легко определить границы кадра, правильно навести на резкость. Поэтому зеркальными аппаратами пользуются те, кто снимает достаточно сложные сюжеты и предъявляет повышенные требования к снимку.
В оптическом видоискателе границы кадра несколько сдвинуты. Кроме того, совершенно непонятно, что на снимке окажется в фокусе, а что нет. Аппараты с такими видоискателями имеют дальномер, шкалу расстояний или наводки на резкость по символам, а ещё чаще — объектив, который чётко воспроизводит всё, что лежит дальше 1,5—2 м. Камеры, не требующие наводки на резкость, пренебрежительно называют «мыльницами».
Однако и среди них имеются модели с очень хорошей оптикой, позволяющей получать снимки
высокого качества. Нередко такие камеры оснащены объективом с переменным фокусным
расстоянием — трансфокатором, или зумом (последнее название воспроизводит звук
моторчика, передвигающего элементы объектива). Короткофокусный объектив захватывает
большее пространство, им удобно снимать в тесной комнате: на снимке она покажется
просторной. Длиннофокусный приближает отдалённые предметы и «сплющивает»
перспективу. Встроенные трансфокаторы меняют фокусное расстояние в 2—3 раза, а сменная
оптика для профессиональных камер — в десятки раз, от 15 мм до 1 м.

Великий греческий учёный Аристотель ещё в IV в. до н.э. описал любопытное явление. Свет, проходящий сквозь маленькое отверстие в оконной ставне, рисует на стене тот пейзаж, который виден за окном. Изображение получается перевёрнутым и очень тусклым, но воспроизводит натуру без искажений. Прошли века, и появилась камера-обскура (от лат. camera — «комната» и obscurus — «тёмный») — приспособление для точного срисовывания пейзажей и натюрмортов. Конструкция её менялась и совершенствовалась, но основой оставался ящик с маленькой дырочкой в передней стенке. Впоследствии камеру снабдили собирающей линзой, а ящик делали из двух половинок, которые можно было двигать, чтобы сфокусировать картинку. Изображение стало гораздо ярче, а потому устройство иногда называли камерой-люциной (от лат. camera и lucinus — «светлый»). Именно благодаря этому нехитрому устройству мы сегодня знаем, например, как выглядел Архангельск в середине XVII в.: точную его «першпективу» сняли в те времена с помощью камеры-обскуры. Техника позволяла получать изображение. Оставалось только зафиксировать его без участия рисовальщика. Первое сообщение о химическом действии света — почернении поверхности пластинки из
слоновой кости, обработанной азотнокислым серебром, — относится к концу XVII в. Но ещё
200 с лишним лет зафиксировать изображение не удавалось. Впервые это смог сделать француз
Жозеф Нисефор Ньепс (1765—1833). Он покрывал металлические пластинки (или
литографский камень) битумным (от лат. bitumen — «горная смола») лаком.
Под действием света лак становился нерастворимым, но на различных участках в разной
степени — в зависимости от яркости освещения. После обработки пластинки (или камня)
растворителем и травления кислотой на ней возникал рельеф, подобный гравированному. Свой
способ Ньепс назвал гелиогравюрой (от греч. «ге'лиос» — «Солнце» и фр. gravure). Съёмка по
методу Ньепса длилась б— 8 ч на ярком солнце.
Целой эпохой в истории фотографии явилось изобретение Луи Жака Манде Дагера (1787—
1851). Изображение (дагеротип) получали на серебряной пластинке, обработанной парами
йода. После экспонирования в течение 3—4 ч пластинку проявляли в парах ртути и
фиксировали горячим раствором поваренной соли или гипосульфита.
Дагеротипы отличались очень высоким качеством изображения, но можно было получить лишь
один снимок.
Третьим человеком, стоявшим у истоков фотографии, был англичанин Уильям Генри Талбот
(1800— 1877). Он делал снимки на бумаге, пропитанной солями серебра; полученное
негативное изображение изобретатель печатал контактным способом и с увеличением. Свой
способ Талбот назвал калотипией (от греч. «кало'с» — «прекрасный» и «ти'пос» — «отпечаток»). В середине XIX в. был создан фотографический материал, доживший до наших дней, — фотопластинки. Небольшие листы стекла поливали смесью солей серебра с коллодием — раствором нитроцеллюлозы в спирте, а затем экспонировали и проявляли не высушивая. Отправляясь на съёмку, фотограф нёс на себе не только громоздкую камеру с запасом пластинок, но и целую фотолабораторию с химикалиями, посудой и палаткой для работы в темноте. И, тем не менее «мокрый» коллодионный процесс положил начало бурному развитию фотографии. Спустя несколько лет пользовались уже сухими пластинками с желатиновой эмульсией, а производство фотоматериалов превратилось в отрасль промышленности. В 1889 г. появилась фотоплёнка на бумажной подложке (после проявки желатиновый слой с неё снимали), а через год — на целлулоидной ленте. Фотографическая эмульсия становилась всё чувствительнее, а камеры — совершеннее. Были сконструированы объективы, позволяющие делать снимок за доли секунды вместо нескольких часов. Камеры начали снабжать затворами, точно отмеряющими время экспозиции (от лат. expositio — «выставление напоказ»). Фотоаппарат постепенно приобретал знакомый нам вид. В 1889 г. американец Джордж Истмен, основатель фирмы «Истмен-Кодак», создал плёночный фотоаппарат «Кодак» № 1. Портативная камера, лёгкая, простая и удобная, сразу же приобрела невероятную популярность. Фотография из профессии немногих превратилась в повальное увлечение. Девизом фирмы стало изречение Истмена: «Вы только нажимайте на кнопку, мы сделаем всё остальное». Этот принцип в полной мере выполняется и сегодня.