Принципиальная возможность воспроизведения светового поля была фактически установлена почти 300 лет тому назад, в 1690 году, когда голландский ученый Христиан Гюйгенс издал свой знаменитый "Трактат о свете". В отличие от Ньютона, предполагавшего, что свет переносят частицы, Гюйгенс утверждал, что свет распространяется посредством волн, бегущих в некоторой гипотетической среде, эфире (Современной физике удалось объединить эти, казалось бы, взаимоисключающие точки зрения.)

Поскольку вся голография основана на различных частных следствиях этой фундаментальной гипотезы, рассмотрим процесс распространения волн подробнее. В качестве примера возьмем процесс распространения волн по веревке, один конец которой раскачивает все та же матрешка (рис. 3).Когда матрешка поднимает конец веревки а, то он увлекает за собой точку веревки 6, та, в свою очередь, с и т. д. При этом фаза движения каждого последующего участка веревки отстает от предыдущего, так как возмущение распространяется по веревке с конечной скоростью. В результате этого отставания оказывается, что когда матрешка опустит конец веревки а в положение a', то дальние части веревки d, e, f будут продолжать двигаться по инерции вверх, тогда как части Ь и с, прилегающие к участку а, начнут уже опускаться. Образуется характерная форма волны, бегущей по веревке. В дальнейшем в колебание будут вовлечены все более дальние части веревки и в конечном итоге возмущение достигнет точки g, где веревка прикреплена к дереву. Рассматривая рисунок, нетрудно убедиться, что все участки веревки при этом остаются практически на своих местах - они служат только звеньями, через которые "энергия передавалась к точке g. Аналогичным способом распространяется и свет. Отличие заключается только в том, что световые волны расходятся от источника в виде трехмерных поверхностей сложной формы и расстояние между гребнями этих волн весьма мало (меньше тысячной доли миллиметра). В форме поверхностей световых волн собственно и отражены сведения о материальных телах, с которыми взаимодействовал свет, т. е. их изображение.

Волновой процесс имеет и другие удивительные особенности. Мы уже убедились, что волна распространяется за счет того, что колеблющиеся частицы увлекают своих соседей, а те, являясь своеобразными вторичными источниками колебаний, передают движение дальше. Используя это обстоятельство, можно осуществить весьма интересную операцию.
Обрежем веревку в точке с и начнем качать эту точку веревки точно так же, как она качалась, когда на нее воздействовала матрешка (см. рис. 3). Очевидно, что всем участкам веревки, находящимся слева от точки с, будет "все равно", по какой причине качается точка с, и они будут следовать за ней так же, как и раньше.

Точно такую же операцию можно совершить и со светом. Однако в трехмерном пространстве звеньями, через которые передается возмущение, являются поверхности. Поэтому в данном случае для того, чтобы воспроизвести поле в пространстве, достаточно воспроизвести его на какой-то, в общем весьма произвольной поверхности ( на рис. 4). Эта поверхность явится первым звеном, которое возбудит колебания во всех последующих звеньях: каждая точка этой поверхности будет испускать вторичные волны , которые, складываясь, создадут первоначальное поле W1, W2, W3. На этом утверждении, известном под названием "принцип Гюйгенса", базируются практически все основные построения волновой оптики.

Сведение проблемы к воспроизведению поверхностных волновых полей существенно упростило задачу, однако даже для осуществления этой, гораздо более простой, операции потребовалось свыше двухсот лет. Первый, наиболее важный шаг в этом направлении был сделан Томасом Юнгом, который открыл явление интерференции излучения (1804 г.). Схема опыта, в котором обнаружилось это явление, была весьма проста (рис. 5). Источник света S освещал непрозрачную пластину N, в которой имелись два отверстия, игравшие роль вторичных источников S1 и S2. Источник S1 действуя в отдельности, создавал на белом экране равномерно светящийся круг L1. Аналогично источник S2 создавал круг L2. Однако когда оба источника светили одновременно, возникало поразительное явление: область, где круги L1, и L2 перекрывались, пересекалась системой темных полос, т. е. свет гасил свет. Это удивительное явление нетрудно объяснить, если вспомнить о том, что свет распространяется при помощи волн. Оказывается, в темных местах экрана расстояния до источников S1 и S2 таковы, что свет от них всегда приходит в противофазе, т.е. гребень волны источника S1 совпадает со впадиной волны источника S2 и наоборот. Естественно, что два равных и взаимно противоположных отклонения гасят друг друга, и свет в этих местах будет всегда отсутствовать. В светлые места экрана волны источников S1 и S2 всегда приходят в одной и той же фазе, т. е. гребень волны источника S1 всегда совпадает с гребнем волны источника S2. В результате колебания светового поля в таких точках усиливаются.

Таковы фундаментальные явления, лежащие в основе голограммного метода. Дальнейшая история этого метода связана с именами Аббе, Борша, Брэгга и Липпмана. Однако мы не будем касаться этих, в общем весьма существенных, работ, а сразу перейдем к методу Денниса Габора (1948 г.).