Pole magnetyczne undulatora musi być na tyle silne, a prędkość elektronów na tyle duża, by energia fotonów jakie ma wytwarzać laser była zbliżona do krytycznej. Elektron poruszający się w polu magnetycznym zachowuje się tak jak elektron na wzbudzonym poziomie energetycznym w atomie, może wypromieniować energię zarówno poprzez emisję spontaniczną, jak i wymuszoną.
Obserwator spoczywający względem undulatora (laboratorium) obserwuje elektron poruszający się z prędkością bliską prędkości światła w zmiennym polu magnetycznym. Zaś obserwator spoczywający względem wiązki elektronów wpadających do undulatora obserwuje nieruchome elektrony i magnesy poruszające się z dużą prędkością wstecz.
Uwzględniając tylko ruch elektronów wzdłuż wiązki. Opisując ruch elektronu w układzie wiązki wielkości fizyczne zmieniają się zgodnie z transformacją Lorentza. Pole magnetyczne o kierunku indukcji w układzie laboratorium, w układzie wiązki zmienia się w pole elektryczne i magnetyczne. W układzie tym długość fali undulatora także zmienia się: