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然而，要想对物体的形状进行编码，就需要利用相位信息。
干涉可以将相位信息编码为强度信息，这样光电探测器就可以记录目标波完整的振幅和相位信息。
原理如图19所示。
物体散射的光波与一束参考波发生干涉，其中参考波是由激光产生的已知形状的波。
干涉图案则由传感器或者感光材料记录下来。
这就是丹尼斯·加伯（DenisGabor）于20世纪中期发明的全息技术。
图19 全息图是通过记录一束参考波和物体的散射光波之间的干涉条纹而形成的
与普通照片相比，观看全息图要复杂一些。
首先，用一束参考波照亮全息图，其中一些光从全息图的编码图案中散射出来。
这些散射光束有一个显著特性，它们再现了从原始物体散射出来的光束，因此当你的眼睛接收到这些散射光时，看起来就好像原始物体在你面前被重建了。
在全息图周围移动时可以看到物体的不同侧面，因为这些从不同部分散射的光束编码了不同的信息。
全息图也可以由电脑制作并压印在金属或其他材料上。
材料表面的起伏模仿了参考波与物体散射波的干涉图样：凸起的部分代表了亮条纹，凹进去的部分代表了暗条纹。
同理，想观看这样的全息图也要用一个参考波照射，使得其材料上散射的光再现原物体发出的散射波前。
这种全息图还被用来作为安全装置，包括在钞票上的使用[例如20英镑的纸钞上就印有一条18世纪苏格兰经济学家亚当·斯密（AdamSmith）的全息图]，因为它太难制作了，要借助很先进的工程技术才可以。
再次探讨成像极限
光的波动说还解释了为什么我们无法用显微镜观察极其微小的物体，正如阿贝（Abbe）所注意到的一样。
小到半个微米（一米的百分之一或可见光波长的一半）的微小物体可以用一般的光学显微镜观察，而对于再小一些的物体，我们就需要用更加复杂的方法进行观察，这是因为光的波动特性限制了光斑的最小尺寸。
我之前提到过，两束光相遇会发生干涉从而产生暗条纹，也就是强度为零的区域。
这些条纹的间距取决于两束光相交时的角度。
如果角度很大，则条纹间距较小；反之，如果角度较小，则条纹间距较大。
条纹的最小可能间距为一个波长；对于可见光而言，这个间距大约是一个微米。
如果这个干涉条纹图样被记录为全息图，那么当它再次被参考光束照亮时将会产生两束光，其方向与用来记录干涉条纹的光束方向一致。
如果想用显微镜观察到这种条纹图，使用的透镜必须将这两束光都捕捉到才能形成干涉条纹，如果透镜只能捕捉到其中一束光，那么观察到的图像中就不会出现干涉条纹了。
这是我在第2章中介绍的阿贝准则的物理基础：成像系统的透镜捕捉到的两个光束之间的最大角度决定了所能观察到的物体的最小尺寸。
很容易看出，透镜系统所能观察到的物体的最小尺寸大约等于穿过透镜的入射光的波长。
因此传统的光学显微镜能够观察到比人的头发尺寸小50倍的微小物体，但是比这再小的尺寸就无法观察了。
例如，光学显微镜可以用来观察生物细胞，但不能用来观察细胞核。
超分辨率成像
光学科学家和工程师们想出了很多巧妙的方法来绕过传统光学显微镜对观察目标在尺寸上的限制，这样他们就可以看到细胞内部，或者可以观察到比光的波长小百倍以上的物体。
这些仪器使用了新材料和新工艺，比如把纳米级粒子附着到观测目标上，或者将会发光的分子插入细胞中。
当它们被一束短波长的光照射时，可以发出长波的光（它们发出荧光）。
由于它们的尺寸比显微透镜的分辨率小得多，根据阿贝公式，最终得到的图像会是一个尺寸受限于显微镜光学的斑点。
但是我们可以用摄像机长时间观察附着在物体表面的纳米颗粒发出的荧光，并且确定光斑强度最强的位置，从而精确定位图像的中心点。
这个技术被称为“光激活定位显微镜”
（photo-activatedloicroscopy，缩写为PALM），由美国的埃里克·白兹格（EricBetzig）发明。
这个发明彻底改革了活细胞成像技术，使得人们可以在宽视野范围内更快地采集信息并获取更精确的深度分辨率。
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