如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图.经电场加速后的高速电子束,射入上下排列着许多磁铁的管中.相邻两块磁铁的极性是相反的.电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进,电子在摆动的过程中发射出光子.管子两端的反射镜(图中未画出)使光子来回反射,光子与自由电子发生相互作用,使光子能量不断增大,从而产生激光输出.
(1)若该激光器发射激光的功率为P=6.63×10 9 W,激光的频率为υ=1.0×1016 Hz.则该激光器每秒发出多少个激光光子?(普朗克常量h=6.63×10-34 J•s)
(2)若加速电压U=1.8×10 4 V,取电子质量m=9×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19C.每对磁极间的磁场可看作匀强磁场,磁感应强度为B=9×10-4 T.每个磁极的左右宽度为L=30cm,厚度为2L.忽略左右磁极间的缝隙距离,认为电子在磁场中运动的速度大小不变.电子经电场加速后,从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中,电子一共可通过几对磁极?在图乙的俯视图中,画出电子在磁场中运动轨迹的示意图(尺寸比图甲略有放大).
