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홀로그램으로 얻어진 실상은 카메라나 현미경으로 관찰될 수 있기 때문에, 조사하기 어렵거나 도달하기 불가능한 원물체의 부분을 검사할 수 있다.

이런 특성은 홀로그래피를 많은 목적을 위해 쓸 수 있게 해준다. 평면의 깊고 좁은 함몰부분은 현미경 대물 렌즈의 작동거리 한계 때문에 현미경을 쓸 수 없다. 그러나 간섭성 광이 세부까지 도달된다면 홀로그램을 만들어서 재구성된 화면을 이용할 수 있다. 이 상은 공간에 있기 때문에 원하는 부분에 현미경의 초점을 맞출 수 있다. 마찬가지로 카메라의 초점을 원하는 깊이에 맞추어서 깊고 투명한 공간 내에 있는 물체를 찍을 수 있다.

많은 홀로그래피의 응용에서 표면을 조금씩 기울이며 찍어 합성하는 반복 홀로그램은 합성의 반복파 형태로써 쓸 수 있다는 사실을 이용한다. 그런 두 형태가 결합된다면 보통의 2개의 광선 간섭계에 나타나는 똑같은 조건이 발생한다. 그 간섭계에서 한 광원은 두 광선으로 나누어지고, 나누어진 광선이 다시 만날 때는 간섭형태를 구성한다. 그런 배치는 몇 가지 방법으로 이루어질 수 있는데, 한 예로 홀로그래피의 노출이 표면으로 구성되고 홀로그램이 제거되거나 현상되기 전에 그 표면이 약간 기울어지고, 반복 홀로그램이 첫번째 홀로그램에 중첩되어 만들어진다.

이 이중 홀로그램이 재구성될 때 표면의 굴곡에 의해 만들어지는 간섭줄무늬에 의해 덮여진 표면뿐만 아니라 물체 또한 볼 수 있게 된다. 이 줄무늬는 물체에 대한 미세한 사진정보를 나타낸다.

홀로그래피 간섭계는 파면이 약간 변형되는 곳에서는 표면이 아무리 복잡할지라도 성공적으로 적용될 수 있다. 탄성변형 효과는 탄성변형이 일어나기 전과 후에 반사된 두 파면을 홀로그램에 중첩시킴으로써 연구 할 수 있다.

홀로그램을 재구성하면 간섭줄무늬에 의해 교차된 물체의 깨끗한 사진을 제공한다. 심지어 매우 복잡한 형태일지라도 구식 간섭계에서는 불가능했던 방법으로 이러한 접근이 가능하다. 변형을 만드는 데 쓰이는 방법의 선택에도 상당한 다양성이 있으며, 이러한 조건만으로도 광학 간섭계는 쓸 수 없게 된다. 또한 정적인 변형뿐만 아니라 느린 역학적 변화도 이런 방식으로 연구할 수 있고, 펄스 루비 레이저를 통해 상당히 짧고 빠른 변화를 연구할 수 있다.

시간에 따른 물체의 형태 변화는 단일·이중 노출 홀로그램을 가지고 연구하지 않고 다른 방법에 의해서 연구한다.

첫째, 아무런 힘을 가하지 않은 물체에서 홀로그램을 얻는다. 둘째, 물체에 응력을 가하고 새로운 홀로그램을 만든다. 그 응력상태의 홀로그램은 원래의 무응력상태의 홀로그램을 통해 관찰되며, 중첩은 이중 노출에 의해 만들어지는 간섭줄무늬 형태를 제공한다. 그런 방법으로 시간 변화가 연구된다. 진동판, 악기(예를 들면 바이올린의 몸체), 진동하는 증기 터빈의 날개 등과 같은 기계적 진동 시스템에 대한 유용한 연구가 진행되고 있다.

길이가 1m 정도인 대형 공학 부속품의 검사에는 특수한 문제가 제기된다. 홀로그램 건판과 물체 사이의 거리는 물체의 모든 부분이 한꺼번에 보일 수 있도록 충분히 커야 한다. 한편 레이저 강도는 증가되어야 하고 높은 간섭성이 요구되며 전체적 설치의 기계적 안정성이 특별히 좋아야 한다. 홀로그램 간섭계가 빠르게 회전하는 터빈 날개에서 이루어지는 진동검사에 이용될 때는 스트로보스코프 기술이 그 분석에 도움을 준다. 레이저 광은 스트로보스코프 법으로 터빈 날개의 회전에서와 같은 주파수에서 단절되며, 날개가 외형상 정지된 상태에서 홀로그램이 생성된다.

결과적으로 스트로보스코프 작용에 의해 움직임이 멈춘 날개에 대한 홀로그래피 간섭형태가 만들어진다. 스트로보스코프 장치의 주파수를 조금씩 바꾸어서 날개가 받는 진동응력 형태를 완전히 알아낼 수 있다. 홀로그램으로부터 터빈 날개와 회전하거나 진동하는 여러 물체의 응력에 대한 정보를 얻을 수 있다.