常见的激光器有固体激光器和气体激光器,世界上一些发达国家已经研究出了自由电子激光器,其原理的简单示意如图(a)所示.自由电子(设初速度为零,不计重力)经电场加速后,射入上下排列着许多磁铁的管中,相邻的两块磁铁的极性是相反的,在磁场的作用下电子扭动着前进,犹如小虫在水中游动.电子每扭动一次就会发出一个光子(不计电子发出光子后能量的损失),管两端的反射镜使光子来回反射,结果从透光的一端发射出激光.若加速电场电压U=1.8×104 V,电子质量为m=0.91×10-30 kg,电子的电荷量q=1.6×10-19 c,每对磁极间的磁场可看做是均匀的,磁感应强度B=9×10-4 T,每个磁极的左右宽度为a=30 cm,垂直于纸面方向的长度为b=60 cm,忽略左右磁极间的缝隙,从上向下看两极间的磁场如图(b),当电子在磁极的正中间向右垂直于磁场方向射入时,求:
(1)电子进入磁场时的速度v;
(2)电子在磁场中运动的轨道半径R;
(3)电子可通过磁极的个数n。