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Um wieder eine Objektwelle aus dem Hologramm zu erzeugen, wird es mit einem aufgeweiteten Laserstrahl aus der gleichen Richtung beleuchtet, aus der bei der Aufnahme der Referenzstrahl einfiel. Das Laserlicht wird am Muster auf der Hologrammplatte so beeinflusst, dass die Wellen bezüglich Phase und Intensität weiterlaufen, als kämen sie vom aufgenommenen Objekt. Es erscheint dort ein virtuelles Bild, wo sich bei der Aufnahme das Objekt befand. Das Auge kann, von hinten durchs Hologramm schauend, das Objekt sehen und dabei nicht mehr zwischen Realität und Bild unterscheiden. Der Betrachter kann durch Kopfbewegung das Bild unter verschiedenen Perspektiven betrachten und daher in seiner räumlichen Tiefe erfassen. Gleichzeitig wird bei der Rekonstruktion ein Teil der beeinflussten Wellenfront hinter dem Hologramm zu Bildpunkten gebündelt.
Dadurch entsteht auf der Seite des Beobachters ein reelles, ebenfalls dreidimensional Bild, das sich, allerdings unter Verlust der räumlichen Tiefe, auf einer Fotoplatte speichern lässt.
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