Holographie ist die Erstellung dreidimensionaler Bilder, die Hologramme genannt werden. Der Prozess ist dem der Fotografie ähnlich, außer dass er kein Bild aufnimmt, sondern helle Felder einfängt. Um den Prozess zu starten, werden zwei Lichtstrahlen durch die Brechung eines auf einen Spiegel gerichteten Lichtstrahls erzeugt. Ein Strahl wird auf das zu dokumentierende Objekt gerichtet, während der andere den Aufzeichnungsträger beleuchtet. Die Interferenz zwischen diesen beiden Strahlen erzeugt ein geisterhaftes 3D-Bild, wenn es mit einem Laserstrahl beleuchtet wird.
Jeder der bei der Holographie verwendeten Strahlen hat einen Namen. Der Strahl, der das aufzunehmende Objekt beleuchtet, wird als Objektstrahl bezeichnet. Er wird durch den Referenzstrahl, der auf den Aufzeichnungsträger scheint, versetzt. Sobald das Hologramm entwickelt wurde, wird es angezeigt, indem ein Laserstrahl durch das Bild gestrahlt wird. Er wird in entgegengesetzter Richtung und im gleichen Winkel wie der Referenzstrahl platziert.
Holographiebilder werden auf fotografischen Platten aufgezeichnet. Obwohl der Prozess des Sammelns von Bildern der normalen Fotografie etwas ähnelt, werden mehr visuelle Informationen über das spezifische Objekt gesammelt als bei einem Foto. Der Streueffekt der reflektierten Lichtstrahlen erfasst Tiefen und Details, die ein Kameraobjektiv nicht aufnehmen kann. Eine Kamera nimmt ein Bild mit Licht auf, das nicht die Winkel des Objekts durchdringt, sondern den gesamten Bereich entweder natürlich oder durch künstliches Licht ausleuchtet.
Da die bei der Holographie verwendeten Lichtstrahlen nur auf bestimmte Objekte fokussieren, wird die Umgebung nicht in das aufgenommene Bild einbezogen. Die Fotoplatte zeichnet die visuelle Interferenz auf, die durch das auf das Objekt auftreffende Licht entsteht. Es erfasst das Objekt nicht, wie es mit bloßem Auge erscheint.
Damit die Holographie korrekt funktioniert, müssen die Lichtstrahlen während des gesamten Bilderfassungsprozesses stabil sein, ein Zustand, der als Kohärenz bezeichnet wird. Aus diesem Grund sind Laser in der Regel die am häufigsten verwendete Quelle, da sie leichter vollständig still zu halten sind. Andere Lichtquellen können jedoch verwendet werden. Es ist möglich, zwei beliebige Lichtquellen zu verwenden, um ein Hologramm zu erzeugen, solange sie eine ausreichende Kohärenzlänge beibehalten können.
Damit ein Hologramm richtig angezeigt werden kann, muss Licht genau dort durch das aufgenommene Bild scheinen, wo der Referenzstrahl ursprünglich gerichtet war. Andernfalls wird das Bild verzerrt. Sobald der Strahl positioniert ist, kann die Platte mit dem aufgenommenen Bild verschoben werden, um andere Seiten des Objekts anzuzeigen, als ob es noch vorhanden wäre.