Szanowni Państwo, Mieczysław Wolfke i Szczepan Szczeniowski mieli za sobą szereg lat działalności na uczelniach uniwersyteckich zanim wybrali Politechnikę Warszawską.

Cofnijmy się do końca lat dwudziestych ubiegłego stulecia. W sprawozdaniach (pracach) Polskiego Towarzystwa Fizycznego w roku 29 ukazała się praca Szczepana Szczeniowskiego ,,O selektywnym odbiciu elektronów od kryształów''.

Szczepan Szczeniowski pracował wówczas na Uniwersytecie Warszawskim. Stefan Pieńkowski zasugerował mu pracę dotyczącą dyfrakcji elektronów. Temat był bardzo aktualny, dlatego że w roku poprzednim lub dwa lata wcześniej ukazała się praca Davidsona i Germera -- pierwsza praca dotycząca dyfrakcji elektronów w kryształach. To było wykonane w krysztale niklu, elektrony wybiegały z rozżarzonego drutu wolframowego, padały prostopadle do powierzchni kryształu i uzyskano przy wykorzystaniu metody Lauego maksyma dyfrakcyjne. I te maksyma dyfrakcyjne zostały wykorzystane do fali de Broglie'a. Oni mieli napięcia przyśpieszania pomiędzy 30 i 400 woltów (150 woltów to jest mniej więcej jeden angstrem). Co było ważne w tym eksperymencie -- pierwsza rzecz, że uzyskano po raz pierwszy dyfrakcję elektronów. Sprawą zastanawiającą było to, że długość fali eksperymentalna była większa aniżeli długość fali wyznaczona z tego wzoru. Naturalnie ten wzór obowiązuje dla próżni. Davidson i Germer próbowali wytłumaczyć tą rozbieżność w ten sposób, że powierzchnia kryształu ulega deformacji i wobec tego odległości międzysiatkowe są trochę inne i to prowadzi to tej długości fali nieco większej od lambda. Ja tutaj nie dyskutuję tego jak to by mogło być inaczej.

W tym samym roku ukazała się praca Thompsona. To była praca wykorzystująca metodę Debye-Scherera przy dyfrakcji promieni X. Thompson miał o dwa rzędy wielkości większe napięcia przyśpieszające i długości fali wyznaczone przez Thompsona w tej pracy, na podstawie tego wzoru który pokazywałem, znakomicie się zgadzały.

W tym samym roku opublikował pracę Rupp. On badał szereg polikryształów; znowu metodą Debye-Scherera. No i okazało się znowu (u Ruppa), że długości fali są nieco krótsze -- te które wyznacza -- aniżeli te które wynikają ze wzoru de Broglie'a. W tym samym roku opublikowali jeszcze pracę Davidson i Germer, w krysztale niklu, i znowu były problemy z uzgodnieniem długości fali. Można tutaj dodać taką rzecz, od razu: w roku 28 dopiero ukazały się prace Blocha dotyczące przewodnictwa elektrycznego i dopiero wtedy wystąpiło pojęcie periodycznego potencjału, wykorzystanego przy ruchu elektronów w krysztale. I to -- ponieważ to był rok 28 -- w roku 27 o tym jeszcze nie myślano.

Można zrozumieć dlaczego Profesor Pieńkowski taki temat zasugerował Szczeniowskiemu. Proszę zwrócić uwagę na to, że tutaj była metoda Lauego, tu była metoda Debye-Scherera, tutaj jest metoda Bragga wykorzystana. Jednakże ta praca została co prawda opublikowana w roku 28, Szczeniowski był w roku 29. Jednakże praca Szczeniowskiego została zakończona w sierpniu 28. Druk trwał dosyć długo i praca Davidsona i Germera została praktycznie wykonana już po tym jak Szczeniowski zakończył badania.

Ja nie chciałbym już dłużej poświęcać czasu opisowi tego doświadzczenia. Warto powiedzieć, że Szczeniowski był pierwszy w zastosowaniu metody Bragga. To był kryształ bizmutu. Wykorzystywano powierzchnię naturalnej łupliwości, tak że nie było potrzeby żadnego szlifu. I wyniki Szczeniowskiego znowu nie zgadzały się z wynikami na długość fali wynikającymi z tego wzoru. Jednakże w pracy Szczeniowskiego jest szczegółowa dyskusja jak to wygląda w krysztale. To znaczy wprowadza się na długość fali w krysztale poprawkę związaną z tym, że jeżeli na dole jest energia kinetyczna związana z potencjałem przyśpieszającym w próżni, to u góry znajduje się potencjał pola krystalicznego. Ten potencjał jest ujemny i wobec tego współczynnik załamania jest mniejszy od jedności. Prawo Bragga normalne w próżni dla promieni Roentgena zamienia się w takie prawo Bragga i można uzgodnić wyniki eksperymentalne z wynikami na długość fali de Broglie'a w próżni.

Co można powiedzieć jako komentarz do pracy Szczeniowskiego -- że została wykonana, no równolegle z kilkoma pracami w renomowanych laboratoriach europejskich. Że zawierała dokładną eksperymentu, wyników eksperymentalnych. Aparatura była całkowicie oryginalna. To że ona jest w roku 29 opublikowana to należy złożyć na karb tempa publikacji sprawozdań Polskiego Towarzystwa Fizycznego. W tej pracy jest data oddania pracy do druku, to był sierpień 28. Wobec tego to jest praca współczesna z pracami tych panów, którzy tutaj są uznawani za odkrywców dyfrakcji elektronów. Więc można powiedzieć, że w owym czasie poziom badań eksperymentalnych w tej dziedzinie Instytutu Doświadczalnego Uniwersytetu Warszawskiego odpowiadał poziomowi światowemu.

Chciałbym teraz przejść do dwóch dziedzin badań profesora Wolfkego. Cofnijmy się o jeszcze kilka lat, do roku 1920. Profesor Wolfke w tym czasie pracował w Zurichu. W roku 1920 ukazała się w Physikalische Zeitschrift praca ,,Odwzorowanie optyczne siatek molekularnych''. Ta praca była pierwotnie referowana na posiedzeniu Szwajcarskiego Towarzystwa Fizycznego, 24 kwietnia 1920. To jest krótka praca, dwustronicowa. O co chodzi w tej pracy? Ponieważ nie wszyscy z Państwa są biegli w języku niemieckim, więc można tutaj , to jest krótki wstęp, proponuję to przeczytać:

Chcemy zbadać możliwość odwzorowania optycznego siatek molekularnych, czy tam tworów molekularnych. Odwzorowanie bezpośrednie nie jest możliwe. Naturalnie tutaj tłumaczy dlaczego. Jednakże można przeprowadzić proces dwuetapowy. W procesie odwzorowania przedmiotu wyodrębnić można dwa etapy. Obraz pierwotny, tak zwany pośredni utworzyć promieniami X. Obraz wtórny wytworzyć światłem. To jest tutaj zasadnicza teza Wolfkego. Teraz on formułuje twierdzenie, którego dowód postaram się w ciągu kilku minut naszkicować, według jego metody.

Przy monochromatycznym, równoległym, prostopadłym oświetleniu obraz dyfrakcyjny obrazu dyfrakcyjnego przedmiotu symetrycznego bez struktury fazowej jest identyczny z odwzorowaniem tego przedmiotu. O co tutaj chodzi zaraz wytłumaczę. Ta praca Wolfkego to jest kontynuacja jego kilkuletnich badań w dziedzinie teorii Abbego. Wolfke osiem lat wcześniej rozwinął i uściślił teorię Abbego powiększenia mikroskopu i wszystkie wzory, które stosowane są w tej pracy zostały praktycznie wyprowadzone w długiej pracy z Annale der Physik, która została opublikowana w 1912 roku. To jest praca o tytule ,,Ogólna teoria odwzorowań obiektów świecących samodzielnie i niesamodzielnie'', czyli oświetlanych i nieoświetlanych. To jest praca pięćdziesięciostronicowa. Tu jest uogólniona teoria Abbego. W tej pracy znajdują się podstawy tego co znajduje się tutaj.

Otóż Wolfke pokazuje tutaj, że proces odwzorowania (ja najpierw powiem o co chodzi) rozbić można na dwa etapy. Najpierw uzyskać obraz rentgenowski na kliszy, obiektu. Potem ten obraz rentgenowski jako obraz pierwotny przetworzyć przy pomocy światła i uzyskać powiększenie. Jak to przebiega? Żeby wytłumaczyć terminy o które chodzi ja posłużę się obrazkiem z tej pracy Wolfkego, długiej. Dlatego, że w całej tej teorii Wolfkego wykorzystywana jest teoria Abbego obrazów mikroskopowych. Tutaj jest źródło światła, tutaj jest jakiś punkt przednio(...) na obiekt, tutaj jest soczewka, to jest płaszczyzna ogniskowa przednia, płaszczyzna ogniskowa tylnia, tutaj jest ekran albo klisza fotograficza. W płaszczyźnie ogniskowej tylnej rozważa się tak zwany obraz pośredni, to jest ZwischenBild po niemiecku. Zarówno Abbe jak i Wolfke używają tego pojęcia ZwischenBild i to jest element ważny w teorii rozwijanej przez Wolfkego. Mianowicie, Wolfke wyprowadza szczegółowe wyrażenie na pole w płaszczyźnie ogniskowej, tak zwany obraz pośredni. Ustawia tutaj kliszę fotograficzną, zdejmuje obraz -- ten obraz pośredni na kliszy. Wypisuje wyrażenie na natężenie na kliszy. Robi uwagę, że jeżeli ma natężenie na kliszy to zgubił strukturę fazową, jeżeli taka struktura istnieje. I potem ten obraz, tą kliszę, naświetla przy pomocy światła, i dostaje wtórny obraz. I wykazuje, że ten wtórny obraz jest powiększony w stosunku związanym ze stosunkiem długości fali światła i promieni X.

Ten dowód można w ciągu pięciu minut można tutaj przedstawić, jak to wygląda. I może warto to pokazać. Pierwsze wyrażenie to jest natężenie pola elektromagnetycznego w tylnej płaszczyźnie ogniskowej przy zaniedbaniu struktury fazowej. Tutaj nie ma fazy, to jest opuszczone. Duże X,Y to są współrzędne przedmiotu, funkcja fi oznacza współczynnik przepuszczalności i tutaj ksi i eta to są współrzędne w płaszczyźnie ogniskowej tylnej. To znaczy współrzędne w płaszczyźnie obrazu pośredniego. Tu są te dwie części, dlatego że jest natężenie. I teraz Wolfke zakłada, że współczynnik przepuszczalności jest funkcją symetryczną względem inwersji przestrzenej. Jeżeli tak jest to ten składnik jest równy zeru, to jest symetryczne, funkcja sinus jest antysymetryczna. Wobec tego ma tutaj to równe zero. Zaznaczam, że to jest długośc fali X w tym dalszym rozumowaniu. W każdym razie to jest długość fali de Broglie'a tego promieniowania. I to jest pierwsza część.

Teraz ustawiamy jako przedmiot kliszę fotograficzną na której uzyskaliśmy zaczernienie opisane natężeniem I1 i to jest wyrażenie na pole elektromagnetyczne, nie na natężenie tylko na pole elektromagnetyczne, w płaszczyźnie ogniskowej drugiej, czyli dla tak zwanego obrazu pośredniego, w którym pierwiastek z I1, to jest współczynnik przepuszczalności kliszy. Tak wygląda pole wyprowadzone przez Wolfkego w jego tej pierwszej publikacji, długiej. Jeżeli do tego pola, wytworzonego poprzez ugięcie światła, na naświetlonej promieniami X kliszy dopisać wyraz który jest równy zeru, ten wyraz jest równy zeru dlatego, że to co jest w tej zielonej ramce jest równe zeru, to można to przepisać w taki sposób. Tak wygląda pole elektromagnetyczne w tylnej płaszczyźnie ogniskowej. Klisza była naświetlona przy pomocy promieni X, znaczy zaczerniona przy pomocy promieni X, a teraz jest naświetlona przy pomocy, teraz jest światłem prześwietlona i to jest pole wytwarzane przez światło w płaszczyźnie ogniskowej tylnej i to jest znowu wzór, którego wyprowadzenie znajduje się faktycznie w tej pierwszej pracy Wolfkego.

To już jest krok przedostatni. To jest pole elektromagnetyczne uzyskane w dwóch etapach. Najpierw zaczernia się kliszę przy pomocy promieniowania rentgenowskiego, potem zaczernioną kliszę traktuje się jako obiekt, który zostaje oświetlony światłem widzialnym i uzyskuje się takie wyrażenie na pole elektromagnetyczne w tylnej płaszczyźnie ogniskowej. No a tutaj poniżej znajduje się wyrażenie na pole elektromagnetyczne, które uzyskamy oświetlając przedmiot światłem o długości fali lambda. Widać, że te oba pola mają taką samą postać formalną. Różnica jedyna polega na tym, że przy współrzędnych przedmiotu, X duże i Y duże to są współrzędne przedmiotu, przy tych współrzędnych pojawia się czynnik lambda do lambda z kreską -- to znaczy stosunek długości fali światła do długości fali promieniowania rentgenowskiego.

Wniosek Wolfkego jest tego typu, że można w zasadzie zobaczyć tą metodą molekuły, jeżeli uda się uzyskać obraz rentgenowski na kliszy, co wymagałoby dyfrakcji pod bardzo małym kątem, dlatego że chodzi tutaj tylko o jedną warstwę atomową, ewentualnie o dwie warstwy. I tego typu doświadczenia w czasie Wolfkego były zapoczątkowane, nad dyfrakcją promieni rentgenowskich. Wobec tego można zobaczyć molekuły.

Wolfke już nie zajmował się tą sprawą więcej. To jest jego jedyna praca na temat odwzorowania optycznego w dwu etapach. Wydaje się, że wyprzedził czas o 29 lat, dlatego że w roku 48 pojawiła się pierwsza praca Gabora. To jest jego pierwsza praca, zatytułowana ,,A new microscopic principle'' i potem, to jest krótka praca w której opisane są słownie zasady holografii przyszłej, a tutaj jest praca długa, w której wszystko jest ułożone szczegółowo. W miejsce promieni Roentgena mamy tutaj fale elektronowe, które już wtedy były znane. Występuje tutaj zasadniczy element nowy w postaci fali odniesienia, który występuje w holografii, ten temat występuje u Gabora. Jeżeli psi jest falą elektronową, to można ją rozbić na dwie części: na falę odniesienia i na tą falę ugiętą przez przedmiot. No i teraz widać, że kwadrat modułu tej fali rozbija się na takie części. Wolfke rozważa tylko tą częśc. A tutaj ta część, to jest istotna część, jest związana z wprowadzeniem fali odniesienia. Wobec tego tu jest na pewno taki nowy element tej teorii. Naturalnie ta teoria jest rozwinięta w kilku kierunkach. Wolfke zdawał sobie sprawę z tego, że tam, przy dowodzie tego twierdzenia opuszcza strukturę fazową i wobec tego nie wszystko można odwzorować.

Chciałbym teraz wspomnieć prace, którymi się zajmował Wolfke w późniejszym okresie. On zostawił zupełnie optykę. Od 22 roku był na Politechnice Warszawskiej. Teraz warto spojrzeć na prace wykonane w Leidzie, w latach 24-27. To są prace dotyczące najpierw stałej dielektrycznej w ciekłym helu, to jest praca z Kammerlingiem-Onnesem. Chciałbym tutaj zwrócić uwagę na to, na to pierwsze zdanie: ,,Metoda została opracowana przez jednego z nas w Instytucie Fizycznym Wyższej Szkoły Technicznej w Warszawie'' -- to znaczy na Politechnice. Otóż, i te prace następne, które tutaj chcę pokazać, zostały wykonane na aparaturze zaproponowanej, przypuszczalnie częściowo przywiezionej przez Wolfkego do Leidy. To jest w każdej z tych prac zaznaczone.

Więc to jest powiedziałbym praca wstępna w jego badaniach nad, w dziedzinie niskich temperatur. Praca następna jest znowu z Keesomem, przepraszam, z Kamerlingiem-Onnesem. To jest praca druga. Tutaj znowu jest uwaga wstępna, że wykorzystano tę samą aparaturę, która była stosowana w tej pracy pierwszej. Prace najważniejsze są tutaj te dwie z nich. To jest pierwsza praca, w której odkryto nadciekłość helu. Tutaj znowu mamy uwagę, że wprowadzono nową metodę pomiaru, rozwiniętą w tym celu w laboratorium fizycznym Politechniki Warszawskiej. Ta aparatura jest szczegółowo opisana w tej pracy. Tu chodzi o specjalnego typu kondensator. Pomiary nadpłynności prowadzone były w ten sposób, że zależność stałej dielektrycznej od temperatury i naturalnie do tego był potrzebny układ kondensatorowy kompensujący.

Ja może powiem kilka słów bo mam jeszcze pięć minut na temat tej pracy. Otóż tutaj można przeczytać, że to jest praca wykonywana w ciągu kilku miesięcy, gdzie faktycznie została wykryta druga faza helu, ale z powodu pewnych tam jeszcze niedokładności eksperymentalnych, sprawa została, badania zostały powtórzone i wyniki tych badań znajdują się w tej drugiej pracy. Tutaj może w odwrotnej kolejności są nazwiska: Keesom i Wolfke. Ta praca jest znowu wykonana przy pomocy tej samej aparatury. Tutaj pokażę zdanie końcowe. To jest podsumowanie z tej właśnie pracy: ,, Uważamy, że jest bardzo prawdopodobne, że mamy do czynienia z dwoma różnymi stanami ciekłego helu'' -- no i tutaj jest charakterystyka tych dwóch stanów ciekłego helu i propozycja, że to się dzieje w temperaturze 2,3 Kelwina. Teraz przyjmuje się, że to jest 2,19 Kelwina. Tu są jeszcze 2,3.

I to jest praca, którą Wolfke cytuje, w pracy po kilku latach już opublikowanej jako pracę, w której wykryto nadciekłość helu. To jest praca z Acta Physica Polonica, którą on referował na kongresie międzynarodowym niskich temperatur (zimna) w Le Hay i później w Polsce. I on tu pisze wyraźnie: ,,W roku 27 Keesom i autor wykryli istnienie dwóch stanów ciekłego helu''.

Tak wyglądały badania Wolfkego w Leidzie, jeszcze jest kilka innych prac, ale te w Leidzie to są najważniejsze. No, wydaje się, że tutaj niewątpliwą rolę odegrała aparatura, którą zaprojektował, dlatego że zarówno te prace z Kamerlingiem-Onnesem jak i prace z Keesomem były wykonane na aparaturze przez niego zaproponowanej. Tak, że to jest niewątpliwie wysokiej klasy osiągnięcie.