本发明公开了一种基于光电子全息成像探测原子结构的方法,通过测量强激光作用于原子电离产生的光电子动量谱,分析其中的干涉结构,可以获取原子散射振幅的相位信息。包括:利用高强度的飞秒激光电离原子,测量电离得到的光电子的动量谱。分析测量到的动量谱,从全息干涉图中提取原子散射振幅的相位信息。由于目前还没有探测原子散射振幅相位信息的有效方法,本发明提出的方法将在全面认识原子结构方面有重要的应用价值。