如左圖所示,是一種自由電子激光器的原理圖。經(jīng)電場加速后的高速電子束,射入上下排列著許多磁鐵的管中。相鄰兩塊磁鐵的極性是相反的。電子在垂直于磁場的方向上擺動著前進,電子在擺動的過程中發(fā)射出光子。管子兩端的反光鏡(圖中未畫出)使光子來回反射,光子與自由電子發(fā)生相互作用,使光能量不斷增大,從而產(chǎn)生激光輸出。⑴若該激光器發(fā)射激光的功率為
P=6.63×10
9W,激光的頻率為
ν=1.0×10
16Hz。則該激光器每秒發(fā)出多少個激光光子?(普朗克常量
h=6.63×10
-34J•s)⑵若加速電壓
U=1.8×10
4V,取電子質(zhì)量
m=9×10
-4T。每個磁極的左右寬度為
L=30cm,厚度為2
L。忽略左右磁極間的縫隙距離,認為電子在磁場中運動的速度大小不變。電子經(jīng)電場加速后,從上下磁極間縫隙的正中間垂直于磁場方向射入第1對磁極的磁場中,電子一共可通過幾對磁極?在右圖的俯視圖中,畫出電子在磁場中運動的軌跡的示意圖(尺寸比圖甲有放大)。