Zeeman -efekti on fysiikan ominaisuus, jossa spektrin linjan valo jaetaan kahteen tai useampaan taajuuteen magneettikentän läsnä ollessa. Kiinteistö on nimetty Pieter Zeemanin, 20 -luvun hollantilaisen fyysikon mukaan, joka voitti fysiikan Nobel -palkinnon yhdessä Hendrik Lorentzin kanssa vuonna 1902 vaikutuksen löytämiseksi. Kvanttimekaniikan kehitys muutti edelleen ymmärrystä Zeemanin vaikutuksesta määrittämällä, mitkä spektriviivat lähetettiin, kun elektroneja siirrettiin energiakuorelta toiselle ydinradallaan. Zeeman -ilmiön ymmärtäminen on johtanut elektronien paramagneettisen resonanssin tutkimusten edistymiseen sekä magneettikenttien mittaamiseen avaruudessa, kuten Auringon ja muiden tähtien.
Se, miten Zeeman -vaikutus vedyssä tapahtuu, on yksi helpoimmista menetelmistä prosessin ymmärtämiseksi. Magneettikenttä, joka on sovellettu vedyn siirtymäspektriviivaan, aiheuttaa vuorovaikutuksen elektronin kiertoradan kulmamomentin magneettisen dipolimomentin kanssa ja jakaa spektriviivan kolmeen viivaan. Ilman magneettikenttää spektrisäteily on yhdellä aallonpituudella, jota säätelevät pääasialliset kvanttiluvut.
Zeeman -ilmiö voidaan jakaa myös epänormaaliin Zeeman -tehosteeseen ja normaaliin Zeeman -tehosteeseen. Normaalille Zeman-ilmiölle on tunnusomaista sellaiset atomit kuin vety, jossa tapahtuu odotettu siirtyminen spektriviivojen tripletin tasaväliseen näyttöön. Epänormaalissa vaikutuksessa magneettikenttä voi sen sijaan jakaa spektriviivat neljään, kuuteen tai useampaan jakoon, jolloin aallonpituuksien välinen etäisyys on odotettua laajempi. Epänormaali vaikutus syvensi ymmärrystä elektronin spinistä, ja se on jotain väärää merkintää, koska se on nyt ennustettu vaikutus.
Tämän ilmiön tutkimuksen kokeelliset tulokset osoittivat, että spin -tila tai elektronin suuntaus oli avain sen tekemään energiamuutokseen ja siten sen tuottamaan spektrisäteilyyn. Jos elektronin kiertorata olisi kohtisuorassa sovellettuun magneettikenttään, se tuottaisi positiivisen tai negatiivisen energian muutostilan sen pyörimisestä riippuen. Jos elektroni olisi kiertoradan tason sisällä ytimen ympärillä, nettovoima tai energian muutostila olisi nolla. Tästä pääteltiin, että Zeemanin halkaisuvaikutukset voitaisiin laskea elektronin kiertoradan tai kulmamomentin perusteella suhteessa mihin tahansa sovellettuun magneettikenttään.
Alkuperäiset havainnot viittasivat siihen, että normaali Zeeman -ilmiö, jota todettiin vedyllä, jossa jakautuminen kolmeen spektriviivaan, olisi yleistä. Todellisuudessa tämä osoittautui kuitenkin poikkeukseksi sääntöön. Tämä johtuu siitä, että kolme spektriviivan jakoa perustuu kulmamomenttiin tai elektronin kiertorataan ytimen ympärillä, mutta elektronin spin -tilassa on kaksi kertaa kulmamomentin magneettinen momentti. Spin -tila nähdään suurempana tekijänä, joten Zeeman -ilmiön tuottamisessa ja spin -tilat tai elektronin pyörimiset on teoriassa ennustettava kvanttelektrodynamiikan avulla.