OTTICA. - Questo nome in origine indicava quella parte della fisica che si occupa delle modalità dei fenomeni luminosi. Per luce si intende un quid che, provenendo - direttamente o no - dai corpi circostanti, li rende visibili ai nostri occhi. Nei confronti della luce i corpi si distinguono in luminosi e oscuri. Luminosi o sorgenti di luce sono i corpi dai quali essa emana direttamente: ogni corpo diventa luminoso quando la sua temperatura viene elevata in maniera considerevole (lampada a gas, lampada elettrica, ecc.). Gli altri, oscuri, si distinguono in opachi o trasparenti a seconda che la luce è da loro arrestata oppure no.
La visione dei corpi oscuri si attua in quanto la luce che li investe viene da essi respinta in minore o maggiore misura in tutte le direzioni. È questo il fenomeno della diffusione della luce che si verifica quando la superficie del corpo colpito dalla luce è scabra. Nel caso contrario, ossia quando un fascio di luce raggiunge una superficie piana e levigata (p. es., una lastra metallica), essa viene respinta in una unica direzione o, come suol dirsi, riflessa. La direzione del fascio di luce riflessa dipende da quella della luce incidente secondo una legge fisica, nota con il nome di legge della riflessione.
Se la superficie levigata del corpo su cui arriva la luce non è opaca, ma trasparente, come, p. es., la superficie libera dell'acqua, il fascio luminoso si divide in due parti, una delle quali viene riflessa nella maniera sopracorrenata, mentre l'altra penetra all'interno del corpo, seguendo però una direzione generalmente differente da quella del fascio di luce incidente. Si dice in tal caso che la luce ha subito una rifrazione. Le leggi che governano il fenomeno della rifrazione sono due; dimostrate sperimentalmente da Snell nel 1615, esse furono ritrovate teoricamente nel 1637 da Descartes, talché esse sono generalmente conosciute con il nome di leggi di Cartesio.
Nelle leggi della riflessione e della rifrazione e nei due principi della propagazione rettilinea della luce e della dipendenza dei raggi luminosi si assommano sostanzialmente le concezioni basilari acquisite nei molti secoli di indagini sulla natura della luce e sulle modalità dei fenomeni. Tali indagini cominciano con le
OTTAWA, ARCIDIOCESI di - Interno della Cattedrale (sec. XIX).
essa fu improntata per assicurare ai due popoli, l'inglese e il francese, il diritto d'insegnamento dell'una e l'altra lingua, decisero il governo dei Canada Uniti di accordare (4 luglio 1866) ad esso lo statuto civile d'università. Leone XIII gli conferì (5 febbr. 1889) lo statuto di università, la conferma della costituzione del governo alla cost. Denis Scientiarum Dominus, fu approvato di nuovo da Pio XI (15 nov. 1934), costituendo il primo caso del genere in tutto il continente americano. Anche la carta civile fu aggiornata ed approvata dal Parlamento dell'Ontario il 18 apr. 1933.
Fin dagli inizi la filosofia tomista e le scienze furono coltivate in modo tutto particolare; ma lo sviluppo specificamente accademico dell'Università s'iniziò in realtà nel 1923. Fu istituita allora una scuola normale bilingue (Istituto di pedagogia), che quattro anni dopo divenne la scuola ufficiale del governo dell'Ontario. Nel 1929, la già esistente Scuola per infermiere presso l'ospedale generale delle Suore Bigie d'O. si affilò all'Università e diventò, nel 1940, Scuola universitaria. Nel medesimo anno 1929 fu istituito un corso di pre-medicina, trasformato, nel 1945, in Facoltà di medicina con relativo ospedale universitario, generosamente approntato dalle Suore Bigie. La Scuola di musica sacra, fondata nel 1932, diventò, tre anni dopo, l'attuale Scuola di musica e declamazione. Nel 1934, un Istituto di filosofia accolse i giovani laici desiderosi d'una formazione superiore, e nell'estate del 1936 si aprì il Seminario universitario S. Paolo per gli studenti ecclesiastici delle Facoltà di teologia, diritto canonico e filosofia. Degna di nota è la Biblioteca di quest'ultima istituzione, da annoverare tra le più ricche esistenti nell'America del Nord.
Una menzione speciale merita la Facoltà delle arti, primo nucleo dell'Università d'O., il cui sviluppo progressivo segna il ritmo dell'evoluzione dell'intera opera. Del 1935 è la fondazione del corso di scienze; del 1937 quella di commercio; del 1951 l'istituto di geografia. Si ebbero pure i corsi estivi nel 1935, i corsi per corrispondenza nel 1936, i corsi serali nel 1937, con l'istituto di una scuola per laureati nel 1949. La Scuola per bibliotecari, la Scuola di scienze politiche e di politiche, l'Istituto di psicologia sperimentale con la sua sezione d'educazione, la Scuola d'Azione Cattolica, la Scuola di scienze applicate (Genio), l'Istituto di studi europeo, l'Istituto internazionale, l'Istituto di educazione fisica, la Facoltà di diritto e l'Istituto di missionologia completano la serie delle scuole e delle facoltà scientifici. Il Centro cattolico e il Centro sociale diffondono la dottrina cattolica e sociale attraverso il paese e gli Stati Uniti. L'attività scientifica dell'Università di O. è documentata dalla Revue de l'Université e dalle Editions de l'Université d'O.
intuizioni brillanti e un poco fantasioso dei pensatori greci da Pitagora e Democrito a Platone ed Aristotele; proseguono con la O. di Euclide (mero trattato di geometria della visione e della riflessione, riallaccianti alle concezioni pitagoriche), la Catottrica di Archimede, la O. di Erone Alessandrino (nella quale sono enunciati il principio di propagazione rettilinea della luce e la legge della riflessione) ed infine con la O. di Tolomeo (che contiene i primi studi sperimentali sistematici sulla rifrazione) ed arrivano alla O. di Alhazen (al-Hasan), ricercatore arabo vissuto intorno al Mille. Spirito indagatore, indipendente e originale, Alhazen ha raccolto nella sua opera, che conserva tuttavia un carattere nettamente geometrico, numerosi dati sperimentali, acuite osservazioni sul meccanismo della visione, lo studio della rifrazione in una sfera, dal quale il suo commentatore Kámil ad-din al-Farisí dedusse l'interpretazione dell'arcobaleno, ecc.
Che la luce si propaghi in linea retta è un dato dell'osservazione quotidiana: ciò avviene anche su distanze di gran lunga superiori a quelle terrestri: la esistenza delle eclissi sta a testimoniarlo.
Il principio della propagazione rettilinea della luce non vale rigorosamente, ma solo in prima approssimazione. La luce emessa da una sorgente puntiforme, che passa attraverso un foro praticato su uno schermo opaco, dà un'immagine esattamente allineata con essi: prova questa della propagazione rettilinea della luce. Ma se si è in grado di diminuire gradualmente le dimensioni del foro si vede che, quando esse sono assai ridotte (inferiori al millimetro), l'immagine del foro si allarga ed appare circondata da anelli, alternativamente oscuri e chiari (questi ultimi iridati se la luce emessa dalla sorgente è bianca). L'immagine non è dunque più allineata con il forellino: ciò significa che la luce da esso proveniente non si propaga in linea retta, ma si sparpaglia in ogni direzione. Tutte le volte che la luce emessa da sorgenti di piccole dimensioni attraversa aperture molto strette, qualunque sia la loro forma, si presenta questo fenomeno, noto con il nome di diffrazione della luce. Esso appare anche quando sul cammino della luce si frappongono ostacoli di dimensioni esigue (fili, ecc.) oppure ai bordi di ostacoli molto taglienti.
Dall'osservazione quotidiana si desume pure che due o più fasci di luce possono incrociarsi senza che il percorso e la intensità di ciascuno di essi apparisca influenzato dall'altro. In questo consiste il principio della indipendenza dei cammini luminosi, il quale è suscettibile di una critica analoga a quella esercitata nei riguardi del principio della propagazione rettilinea della luce. È infatti possibile stabilire condizioni particolari che danno luogo al fenomeno della interferenza luminosa. Fin dal sec. XVII Francesco M. Grimaldi (al quale spetta il merito della scoperta della diffrazione) raccogliendo su uno schermo i coni di luce che partivano da due forellini vicini, praticati nell'imposta di una finestra, avrebbe osservato la comparsa di alternanze di luci ed ombre. Ma solo al principio del sec. XIX, dopo che i fenomeni interferenziali erano riprodotti ed osservati in numerose e disparate esperienze (fra le quali è rimasta celebre quella degli anelli di Newton) senza che ne fosse stata data una spiegazione plausibile, Thomas Young eseguiva in maniera esatta l'esperimento interferenziale intuito dal p. Grimaldi, fornendone nel contempo la giusta interpretazione. La modifica apportata dallo Young all'esperienza del Grimaldi consiste nell'illuminare i due forellini con luce non proveniente direttamente dal sole, ma fatta passare preventivamente per un primo foro, in modo da sperimentare con due fasci luminosi emessi da un'unica sorgente puntiforme, il foro illuminato dal sole. In questo condizioni sullo schermo che raccoglie i due fasci luminosi e precisamente nella zona in cui questi, allargati dalla diffrazione, vengono a sovrapporsi, compare una alternanza di bande oscure e chiare (queste ultime iridate), le cosiddette frange di interferenza: il principio della indipendenza dei raggi luminosi non è più soddisfatto.
Problema fondamentale dell'o. è quello riguardante la natura della luce. Le varie ipotesi formulate fin dalla antichità sulla natura della luce confluivano in due correnti principali. Una di esse, la cui origine va rintracciata nelle concezioni atomistiche di Democrito, identificava la luce con un effluo di atomi particolarmente tenui che, emessi dai corpi luminosi secondo traiettorie rettilinee, raggiungono l'occhio provocando la visione. Fra i sostenitori di questa teoria "corpuscolare" sono da ricordare Gassendi, Cartesio e soprattutto Newton.
Già più di un secolo prima, riprendendo la concezione aristotelica, che attribuiva la visione alle perturbazioni prodotte dal colore di un corpo o dal fuoco o da altri agenti in un mezzo indeterminato, riempite tutti gli spazi. Leonardo da Vinci si era domandato se la propagazione della luce non avvenisse in maniera analoga a quella con cui si propagano le perturbazioni eccitate nei liquidi, come, p. es., quando un sasso cade in acqua stagnante, ossia per onde; cosicché, come egli stesso mirabilmente si esprime nei riguardi dell'acqua, "il moto dell'impressione sia solamente accompagnato dall'impeto e non dal moto della medesima acqua". Il vero iniziatore della teoria ondulatoria è però Christian Huyghens: secondo il grande fisico olandese, la luce altro non è che un movimento "per onde e superfici sferiche" di una certa materia compenetrata in tutto lo spazio, alla quale egli dà il nome di ether, così come il suono consiste in un analogo movimento dell'aria. Tali onde si spostano "con un movimento successivo" senza trasporto della "materia eterea": da ogni singola particella eterea il movimento viene comunicato alle particelle contigue in maniera che ciascuna di esse diviene centro di un'onda secondaria la cui propagazione è indipendente da quella delle altre.
L'inviluppo di tutte le onde secondarie generate da una medesima onda costituisce l'onda ad essa successiva. In questo consiste il principio di Huyghens (1678) dal quale egli dedusse in maniera semplice ed immediata la interpretazione dei fenomeni della riflessione e della rifrazione, senza accorgersi che con esse avrebbe potuto spiegare con altrettanta facilità le esperienze di diffrazione eseguite dal Grimaldi.
Tuttavia doveva passare più di un secolo perché la chiarificazione sostanziale apportata da questo principio fosse compresa in tutta la sua importanza.
La teoria corpuscolare aveva a sostenitore Isacco Newton, la cui autorità era tale che la ipotesi ondulatoria fu praticamente abbandonata agli inizi del sec. XVIII. A partire da questa epoca le ricerche di o. furono tutte fondate sulle concezioni newtoniane e furono praticamente rivolte al superamento degli enormi ostacoli incontrati nel tentativo di interpretare su tali basi i fenomeni di diffrazione, interferenza e dispersione. Giacché se dalla teoria corpuscolare si riesce a dedurre una interpretazione più o meno valida e persuasiva delle leggi sperimentali della riflessione e della rifrazione (ammettendo, come, p. es., faceva Gassendi, che la riflessione avvenga con un meccanismo analogo al rimbalzo di una palla elastica contro un muro, e che la rifrazione sia da attribuire all'urto obliquo degli atomi di luce contro il mezzo rifrangente), a meno di ricorrere a meccanismi particolarmente macchinosi e farraginosi, che si potrebbero quasi definire assurdi, non si arriva con la stessa teoria a spiegare le deviazioni dal principio di propagazione rettilinea e dal principio dell'indipendenza dei raggi luminosi, né il fenomeno della dispersione.
Quest'ultimo fenomeno fu osservato per la prima volta da Newton, il quale, mandando su un prisma di vetro in fasetto di luce solare proveniente da una fenditura sottile, osservò sullo schermo che raccoglieva la luce all'uscita del prisma non l'immagine della fenditura, bensì una striscia luminosa o spettro, nella quale si susseguivano senza interruzione i colori dell'iride. Newton riuscì, in versamente, a realizzare la sintesi dei colori nella luce solare e comprese che quest'ultima è formata dalla mescolanza di luci diversamente colorate. La dispersione, ossia la decomposizione della luce nelle sue singole componenti, è operata dal prisma con un meccanismo del quale il fisico inglese, fuorviato dalle sue concezioni sulla natura corpuscolare della luce, non riuscì a rendersi conto.
Solo al principio del sec. XIX la teoria ondulatoria era ripresa dallo Young, il quale, avendo supposto che le particelle eteree oscillino intorno alla loro posizione di riposo nella direzione di propagazione della luce, riuscì ad
interpretare la esperienza da lui istituita sulla traccia di quella del Grimaldi come un fenomeno di rafforzamento e di annullamento del moto ondoso, e riuscì pure a spiegare i fenomeni cromatici nelle lamine sottili e la colorazione delle superfici striate.
Il risultato delle ricerche di Young non fu accolto con favore dai suoi contemporanei. Intanto un grande fervore di indagini sperimentali sulla luce si diffondeva ovunque: Herschel e Ritter osservavano che lo spettro luminoso si prolungava oltre il rosso e rispettivamente oltre il violetto; lo stesso Young si rendeva conto del fatto che il calore raggiante si differenziava dalla luce solo per una maggiore lunghezza d'onda; Malus, infine, dimostrava sperimentalmente che la luce, dopo aver subito una riflessione o una rifrazione, oppure dopo essere passata attraverso certi particolari cristalli, acquista alcune caratteristiche che variano con l'azimut rispetto alla direzione di propagazione. Quest'ultimo fenomeno fu chiamato dallo stesso Malus, che tentò di spiegarlo sulla base delle concezioni corpuscolari, polarizzazione della luce.
Una così ricca messe di dati sperimentali, insieme con le considerazioni dello Young, furono raccolte da Augustin Fresnel, il quale fra il 1814 e il 1816 sviluppò una teoria matematica, che venne a formare, per così dire, l'ossatura dell'ipotesi ondulatoria, mentre nel contempo escogitava ed eseguiva (da solo o in collaborazione con F. Arago) una serie di esperienze a conferma e consolidamento di tale teoria. Prendendo le mosse dal principio di Huyghens e confermando le concezioni interferenziali di Young, egli arrivò a spiegare i fenomeni della diffusione, dispersione, e polarizzazione, nella forma con la quale essi vengono interpretati ancora oggi.
Le concezioni essenziali sulla natura della luce e la sua propagazione, che costituiscono il risultato principale dell'opera scientifica del Fresnel, possono riassumersi nel modo seguente: a) il meccanismo di propagazione della luce consiste in un moto ondulatorio di un mezzo elastico, l'etere, che occupa tutto lo spazio: tale movimento avviene secondo le modalità stabilite dal principio di Huyghens. Ne segue che il carattere ondulatorio della propagazione luminosa non si rileva se non quando la luce incontra sul suo cammino ostacoli, le dimensioni dei quali sono confrontabili con la sua lunghezza d'onda (diffrazione). b) La lunghezza d'onda delle radiazioni luminose visibili è compresa fra 4 e 8 x 10^-8 cm. La diversità di lunghezza d'onda di una radiazione appare al nostro senso visivo come una differenza di colore, sicché ogni colore è caratterizzato da un ben determinato valore della lunghezza d'onda. La luce solare e, in genere, tutte quelle radiazioni luminose che vengono dette comunemente bianche, sono il risultato della sovrapposizione di radiazioni di tutte le lunghezze d'onda, ossia di tutti i colori. La dispersione della luce opera dal prisma d'acqua, la dispersione della luce opera dal prisma d'acqua, la dispersione della luce opera dal prisma d'acqua, la dispersione della lucentezza d'onda, ossia dal suo colore. c) Il movimento delle particelle esteree in un punto è la risultante dei movimenti che si producono per azione delle singole sorgenti luminose: di qui segue la interpretazione dei fenomeni interferenziali secondo le concezioni di Young. d) Le oscillazioni delle particelle esteree avvengono perpendicolarmente alla direzione di propagazione della luce.
Quest'ultima affermazione, in contrasto con la ipotesi di Young, il quale riteneva che le oscillazioni luminose avvenissero lungo la direzione di propagazione, è il risultato degli studi condotti dal Fresnel sul fenomeno della polarizzazione, del quale egli diede una interpretazione semplice e convincente.
L'opera di Fresnel impresse un novello impulso alle ricerche di o. e suscitò d'altro lato una rigogliosa fioritura di indagini sulla elasticità, in quanto le ipotesi riguardanti il meccanismo della propagazione luminosa, sulle quali era fondata la teoria di Fresnel, proponevano una serie di nuovi problemi nel campo della elasticità. Le conquiste principali, raggiunte intorno al 1805 per opera di un gran numero di insigni studiosi (il Poisson, il Cauchy, il Green e il Lamé) si riassumono nella affermazione seguente, che avrà un peso grandissimo nelle ricerche successive: l'etere si comporta nei confronti della propagazione luminosa come un solido rigido perfettamente elastico e incomprimibile; in esso la propagazione della luce avviene per onde trasversali.
Sono facilmente intuibili le enormi difficoltà che si incontrarono nel tentativo di conciliare il concetto di un etero solido rigido con la libertà di movimento dei corpi, soprattutto di quelli celesti. In particolare se ne deduceva la illazione che, in conseguenza del moto di rotazione terrestre, la terra dovrebbe essere investita da un vento di etero e nel medesimo tempo trascinerebbe con sé lo stesso etereo.
L'osservazione quotidiana indusse i pensatori più antichi a ritenere istantanea la propagazione della luce: ma già Erone respingeva la ipotesi di istantaneità, affermando che, invece, la propagazione della luce deve essere incommensurabilemente rapida. Galileo si propone questo problema; egli intuì che la velocità della luce doveva essere finita, ed a riprova di ciò egli ideò alcune esperienze (1638) senza peraltro riuscire nel suo intento per l'insuffiienza dei mezzi sperimentali. Il tentativo fu rinnovato nel 1663 dalla Accademia del Cimento, senza alcun risultato. Nel 1676 l'astronomo danese Römer segnalava una periodica irregolarità nella comparsa delle classi del primo satellite medico: Huyghens, che, dal canto suo, era anch'egli convinto che la propagazione della luce avvenisse secondo una velocità finita, attribuì gli anticipi e i ritardi periodici, scoperti da Römer, alle variazioni del tempo impiegato dalla luce a percorrere la distanza Terra-Giove, in conseguenza delle differenti posizioni occupate da Giove rispetto alla terra.
In base a tali considerazioni Huyghens calcolò che la velocità della luce doveva aggirarsi intorno a 212.000 km/sec.
Ca. due secoli dopo il tentativo dell'Accademia del Cimento, e cioè nel 1849, Fizeau escogitava, ed attuava con successo, una esperienza per la misura terrestre della velocità della luce. L'anno dopo, con un dispositivo sperimentale più elegante, Foucault dimostrava che la velocità diminuisce nei corpi più rifrangenti; e faceva così cadere definitivamente la teoria corpuscolare. Tra il 1840 e il 1850, M. Faraday, ispirandosi forse alla nuova teoria sulla propagazione luminosa, abbandonava la concezione allora universalmente accettata, che attribuiva i fenomeni elettrici e magnetici dell'azione a distanza fra cariche elettriche (e, rispettivamente, fra poli magnetici) e suggeriva un nuovo schema in base al quale le azioni reciproche fra cariche elettriche o fra poli magnetici sono trasmesse dal mezzo interposto. Sulla ipotesi di Faraday si basò James C. Maxwell per stabilire la sua teoria dell'elettromagnetismo, mirabile sintesi, nella quale i fenomeni elettrici sono interpretati come azioni elastiche del mezzo interposto fra le cariche elettriche o i poli magnetici. Dalle quattro celebri equazioni a mezzo delle quali Maxwell espresse le proprietà della perturbazione, o, come suoi dirsi, del campo elettromagnetico, si ricavano le equazioni di propagazione di un campo elettromagnetico in moto in un mezzo omogeneo, che non è sede né di cariche elettriche libere né di correnti di conduzione.
La identità formale esistente fra tali equazioni e le equazioni di propagazione delle onde elastiche prova che la propagazione delle azioni elettromagnetiche avviene per onde e non è istantanea, ma possiede una velocità finita.
Queste considerazioni spinsero il Maxwell a riconoscere nelle onde luminose un caso particolare delle onde elettromagnetiche: la principale conseguenza di una simile supposizione è che la velocità della luce dovrebbe essere uguale a quella delle onde elettromagnetiche. L'esperienza convalidò tale ipotesi. La teoria maxwelliana dell'elettromagnetismo, perfezionata da Heaviside, ricevette il definitivo suggello dalla scoperta delle onde hertziane (1888). Negli anni successivi lo stesso Hertz, A. Righi ed altri riuscirono a stabilire un'onde delle hertziane, riproducendo con esse i principali fenomeni già osservati per la luce (riflessione, rifrazione, polarizzazione, ecc.) a completa conferma della ipotesi maxwelliana in base alla quale si poteva prevedere che le onde elettromagnetiche, generate a mezzo di oscillatori, differiscono dalle
milunose solo per la lunghezza d'onda, variabile da qualche migliaio di m. a pochi cm.
Nel 1912 Laune, adoperando come reticoli di diffrazione le strutture periodiche della materia cristallizzata, riusciva a provare che anche con la radiazione scoperta ca. venti anni prima da Röntgen, i cosiddetti raggi X, si potevano ottenere esperienze di diffrazione e di intererenza. Le ricerche ulteriori di Bragg, Siegbahn e Larson, ecc., confermavano che anche queste radiazioni, le quali sono di natura elettromagnetica e differiscono dalla luce unicamente per la brevità della lunghezza d'onda (inferiore a 10^-8 cm.). Verso quella stessa epoca, infine, era provata la emissione da parte degli elementi radioattivi di raggi X a lunghezza d'onda ancora più breve (inferiore a 10^-11 cm) ai quali si dava il nome di raggi γ.
Così le onde luminose entravano definitivamente a far parte di una ben più ampia categoria, quella delle onde elettromagnetiche, le cui lunghezze d'onda si estendono da quelle hertziane fino ai raggi γ su una vastissima scala compresa fra qualche migliaio di m e 10^-11 cm. In essa la zona del «visibile», ossia della luce, secondo la definizione data da principio, è rappresentata da un ristretto intervallo, compreso fra 4 e 8 x 10^-5 cm. Si è visto come la teoria elettromagnetica fu espressa da Maxwell in termini desunti dalla teoria della elasticità. La analogia è puramente formale, ma né Maxwell né gli scienziati che in seguito si interessarono a questi problemi se ne resero conto. Conseguentemente si continuò ad ammettere per lungo tempo che la propagazione delle onde elettromagnetiche avvenga attraverso l'etero cosmico. In realtà tale affermazione non è un necessario sostegno della teoria elettromagnetica, poiché il concetto di etere è essenziale solo per i problemi di elettrodinamica dei corpi in movimento, in quanto esso verrebbe a costituire un sistema di riferimento privilegiato (v. RELATIVISMO).
Quando l'esperienza di Michelson ebbe dimostrato la insistenza di un simile sistema, si manifestò finalmente la indipendenza della teoria maxwelliana da ogni modello elastico. I fenomeni elettromagnetici, ottici compresi, furono allora inquadrati in uno schema logico, fondato esclusivamente sui concetti di campo elettrico e magnetico, senza bisogno di ricorrere all'ipotesi dell'etero quale mezzo di propagazione. Veniva così a cadere uno dei più grandi ostacoli che, come si è visto precedentemente, erano stati opposti all'affermazione della teoria ondulatoria nella forma in cui essa era stata espressa da Fresnel. In questo schema la luce può considerarsi come una particolare azione a distanza fra la sorgente luminosa e il corpo illuminato, dipendente da ambedue, non trasmessa da alcun mezzo ipotetico e ritardata nel tempo: in altri termini si può anche dire che «la luce è un trasferimento di energie ritardato nel tempo».
Sta di fatto che dalla osservazione sperimentale si desume unicamente la esistenza di una sorgente luminosa, di un corpo illuminato e di una azione a distanza, ritardata nel tempo, alla quale è connesso un trasferimento di energia, pur esso ritardato nel tempo, senza poter accertare nulla di quanto avviene lungo tale trasferimento. La localizzazione, o per meglio dire la «visualizzazione» della luce non può attuarsi se non attraverso processi di assorbimento da parte di atomi, che alterano sostanzialmente il fenomeno.
In altri termini la esperienza, che consenta la rivelazione del passaggio di un fotone o di un onda senza perturbare il percorso, è concettualmente impossibile. Secondo il principio di Heisenberg si deve pertanto ammettere che il concetto di «propagazione» è privo di qualsiasi significato; come la teoria della relatività aveva insegnato a fare a meno dell'etero, questo principio impone di rinunciare alla definizione di traiettoria di un fotone, in quanto essa non può essere rivelata da alcuna esperienza. Sarà quindi lecito parlare di fotoni, purché, rinunciando a seguire ogni singolo fotone nel suo movimento, ci si limiti a ricercare il numero di fotoni ricevuti dalla retina, o da uno schermo o da una lastra fotografica. Il solo compito che la teoria è in grado di assolvere è quello di insegnare a calcolare questo numero in base alla posizione dello schermo, della sorgente e di tutti gli strumenti ottici occorrenti per la realizzazione dell'esperimento. Queste recenti considerazioni offrono una interpretazione della teoria elettromagnetica della luce e spiegano la incapacità a rendere ragione dell'effetto fotoelettrico e di altri fenomeni ancora.
Dalla severa revisione dei principi su cui si fondavano la teoria quantistica e la teoria elettromagnetica della luce si è pervenuti, attraverso la rinuncia ad ogni concezione superflua, al superamento del contrasto esistente fra le due teorie, che si vengono così a formare in un'unica visione di sintesi.
La possibilità, anzi la necessità di ricorrere alle due concezioni, quantistica o elettromagnetica, a seconda del tipo di fenomeni esaminati, può trovare un ulteriore chiarimento nella crisi che, in quegli stessi anni, attraversano, per così dire in senso inverso, le concezioni relative alla natura della materia. Alla fine del secolo scorso, mentre era definitivamente confermata la natura ondulatoria della luce nessuno metteva più in dubbio il carattere discontinuo della materia (molecole, atomi, ecc.). Si è visto però come negli anni successivi andasse sempre più affermandosi la concezione corpuscolare della luce. Attraverso un procedimento critico, analogo a quello seguito nelle indagini sulla natura della luce, L. De Broglie arrivò ad ammettere la possibilità di un carattere ondulatorio della materia (1924). Tre anni più tardi la ipotesi di De Broglie, sviluppata e completata in seguito da Schrödinger, Heisenberg, Born ed altri, trovava la sua conferma nelle esperienze di Davisson e Germer, i quali, seguendo i metodi adottati da Laue e da Bragg per lo studio dei raggi X, riuscivano a compiere una esperienza di differizione con un fascetto di elettroni. Sorgeva così l'ottica elettronica che ha offerto alla tecnica moderna il microscopio elettronico e altri preziosi strumenti.
La esperienza di Davisson e Germer era ripetuta con raggi molecolari nel 1931 da Estermann, Frisch e Stern. Veniva così definitivamente stabilita la possibilità per la materia, come per la radiazione, di presentarsi sotto i due aspetti, ondulatorio e corpuscolare.