Los hologramas son imágenes fotográficas que son tridimensionales y parecen tener profundidad. Los hologramas funcionan creando una imagen compuesta por dos imágenes bidimensionales superpuestas del mismo objeto visto desde diferentes puntos de referencia. La holografía requiere el uso de luz de una sola longitud de onda exacta, por lo que se deben usar láseres. En los hologramas de reflexión, el tipo de holografía que se puede ver con luz normal, se utilizan dos rayos láser y una placa fotográfica para tomar una imagen del objeto.
Ambos rayos láser utilizados en un holograma atraviesan difusores de rayos, que esparcen la luz láser como una linterna. La coherencia del haz se pierde, pero sigue siendo una longitud de onda exacta. Un rayo ilumina el objeto desde un lado. El otro rayo, conocido como rayo de referencia, viaja a través de una placa fotográfica y golpea el objeto de frente, de manera similar a la forma en que una cámara convencional toma una imagen en 2-D. La luz reflejada del haz de referencia deja una imagen, u holograma, en la placa fotográfica, pero también lo hace la luz reflejada por el objeto desde el haz lateral. El resultado es una placa fotográfica que registra dos imágenes simultáneamente, creando un holograma.
Al ver cualquier objeto, los ojos humanos reciben cada uno una imagen distinta, a partir de puntos de referencia ligeramente desplazados. El cerebro los combina en una imagen tridimensional. El holograma produce el mismo efecto de forma artificial.
Cuando se desarrolla, el holograma se imprime en un conjunto de placas de plata curvadas ultrafinas, que están hechas para difractar la luz. La difracción es lo que hace un prisma: divide la luz blanca de múltiples longitudes de onda en cada longitud de onda específica. Cuando la luz blanca golpea las placas plateadas, los reflejos se difractan en cada color específico, creando dos imágenes compensadas compuestas por colores que reflejan aproximadamente cómo se veía el objeto original. El resultado es una imagen tridimensional, un holograma. El holograma está compuesto por el patrón de interferencia entre las dos imágenes originales.
Debido a que copiar un holograma es extremadamente difícil, los hologramas se utilizan con frecuencia con fines de seguridad en las tarjetas de crédito.