Zeeman-Effekt (P. Zeeman, 1865-1943) ein 1896 von Zeeman entdeckter Effekt, der besagt, daß die Spektrallinien der Atome eine Aufspaltung in mehrere Komponenten erfahren, wenn die Emission oder Absorption des Lichtes in einem magnetischen Feld stattfindet. Die Verschiebung der Komponenten wächst linear mit der magnetischen Feldstärke H bzw. der magnetischen Induktion B=μ₀H (mit μ₀ als Permeabilität des Vakuums) an. Sie hat ihre Ursache in der unterschiedlichen Einstellung des atomaren magnetischen Moments μ im Magnetfeld. Die dabei auftretende Wechselwirkungsenergie lautet -μ·B. Im Falle von Singulettzuständen, d.h. Zuständen, bei denen sich der Spin der Elektronen zu Null kompensiert, gilt der einfache Zusammenhang μ_L=-μ_BL zwischen dem magnetischen Moment μ_L und dem (in Einheiten des durch 2π dividierten Planckschen Wirkungsquantums h gezählten) Bahndrehimpuls L, wobei μ_B = eh/(4πm) = 9,2741·10^-24 Am² (mit e als Ladung und m als Masse des Elektrons) das Bohrsche Magneton bezeichnet. Die zur gleichen Bahndrehimpulsquantenzahl L gehörigen Unterniveaus spalten daher entsprechend der magnetischen Quantenzahl M_L (Komponente von L in H-Richtung) auf, wobei die Niveauverschiebung ΔE(M_L) = μ_BM_LB beträgt. Die einzelnen Unterniveaus sind somit äquidistant. Zusammen mit der Auswahlregel ΔM_L=0 oder ±1 hat dies zur Folge, daß sich bei Übergängen zwischen zwei Singulettzuständen unabhängig von L stets nur 3 Linien ergeben (Zeeman- oder Lorentz-Triplett): eine unverschobene und zwei um Δν=±μ_BB/h in ihrer Frequenz verschobene Komponenten. Bei Beobachtung senkrecht zur Feldrichtung erscheinen alle drei Komponenten linear polarisiert; die unverschobene Komponente schwingt parallel und die verschobenen schwingen senkrecht zu den magnetischen Feldlinien (transversaler Z.). Bei Beobachtung in der Feldrichtung sieht man nur die beiden verschobenen äußeren Komponenten, die gegensinnig zirkular polarisiert sind (longitudinaler Z.). Der Z. des Singulettssystems wird als normaler Z. bezeichnet. Von diesem unterscheidet sich der an Multiplettsystemen zu beobachtende sogenannte anomale Z. durch eine größere Komplexität der Linienaufspaltung. Auch hier herrscht Symmetrie zwischen den nach größeren und den nach kleineren Frequenzen verschobenen Komponenten, und die Veschiebung ist der Feldstärke proportional. Alle beobachteten Verschiebungen sind gebrochen rationale Vielfache der Verschiebung beim normalen Z. (Rungesche Regel). Beim anomalen Z. hat man es mit Energiezuständen des Atoms zu tun, bei denen der Gesamtspin S der Elektronen nicht verschwindet (Multiplettzustände). Dieser trägt daher auch zum magnetischen Moment bei.

Beobachtet wird der anomale Z. in schwachen Magnetfeldern, bei denen die magnetischen Aufspaltungen noch klein im Vergleich zu den bereits vorhandenen Multiplettaufspaltungen sind. Bei starken Magnetfeldern (H

10⁶ A/m) kehrt sich dieses Größenverhältnis um und es wird wieder ein normaler Z. beobachtet, der dann als Paschen-Back-Effekt bezeichnet wird.

Aus der Zeeman-Aufspaltung von Spetrallinien läßt sich auch das magnetische Feld (z.B. auf der Sonne oder anderen Himmelskörpern) bestimmen.