הולוגרפיה הוא המדע של יצירת הולוגרמות, צורה מתקדמת של צילום המאפשרת להציג תמונה בשלושה מימדים.
ההולוגרמה הראשונה שהומצאה היא הולוגרמת ההעברה, החיסרון בהולוגרמה זו שעל מנת לצפות בה יש להשתמש באור לייזר, כעבור זמן שוכללה ההולוגרמה וניתן היה לייצרה ע"י אור רגיל.
כיום קיימות מס' הולוגרמות הפועלות בדרכים שונות.
היסוד העומד בבסיס יצירת ההולוגרמה הוא שמירת התחום והצורה של התמונה על סרט הצילום, בניגוד לתמונה רגילה, בה נשמרת רק עוצמת האור.
בעת צילום רגיל, סרט הצילום קולט את עוצמת האור המוחזר מעצם כלשהו ואת צבעו,אך הזווית אובדת. בצילום הולוגרמה מופעל תהליך מיוחד שבו משתמשים בשתי אלומות לייזר: אלומה אחת, המכונה קרן ייחוס, מאירה ישירות את סרט הצילום; האלומה האחרת מאירה את האובייקט, והאור מוחזר ממנו אל סרט הצילום.
בין שתי הקרניים נוצרת תבנית התאבכות – תבנית הנוצרת כששני גלים נפגשים, ואז יכולים להתחבר לגל חדש,או להרוס זה את זה – ונראית לעין כתבנית של מעגלים עדינים. התבנית נקלטת על סרט הצילום בצורת פסים עדינים מאוד (Fringes), שאינם נראים לעין בתמונה רגילה.
היווצרות ההולוגרמה מתאפשרת באמצעות ניצול תכונת ההתאבכות של גלי האור. מכיוון שזוהי תבנית ההתאבכות ולא עוצמת האור הנרשמת על סרט הצילום, כיסוי חלק מתמונה הולוגרפית עדיין יראה את כל התמונה, בניגוד לתמונה רגילה שבה יאבד מידע מהתמונה.
מכאן שמה היווני של השיטה- "רישום מלא" מכיוון שכל נקודה בתמונה מכילה את המידע על כל התמונה.
צילום הולוגרמה מתבצע על סרטי צילום מיוחדים, כיוון שיש צורך ברזולוציה גבוהה במיוחד כדי לקלוט את פסי ההתאבכות העדינים, שהמרחק ביניהם נמדד באלפית המילימטר.
חוץ מתחום הצילום, הולוגרמות משמשות כיום בתחומי הרפואה, צילום מקרוסקופי תלת מימדי, טכנולוגיית מחשבים- אחסנת מידע באופן הולוגרפי, הדמיות של עצמים שונים כדי למנוע הרס, בפרסום וקידום מכירות, כאמצעי הוראה ועוד.
