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磁界中に置かれた原子や分子の発光または吸収スペクトル線が、磁界の作用によって分裂する現象。

1896年オランダの物理学者Ｐ・ゼーマンが発見した。

彼は、ナトリウムの黄色線の幅が磁界中で広がることを観測した。

数年後Ｈ・Ａ・ローレンツは、スペクトル線の放射は原子内電子の回転によって生ずると考え、磁界によって電子の回転数が変化することを理論的に示し、ゼーマン効果を説明すると同時に、光の放射の原因を解明することに成功した。

ゼーマン効果によって分裂したスペクトル線の各成分線は、磁界の方向から観測すると、左または右回りの円偏光であり、磁界に垂直な方向から観測すると、磁界の方向に偏りをもつ直線偏光と、磁界に垂直な方向に偏りをもつ直線偏光とからなっており、後者のほうが磁界のない元のスペクトル線の位置からのずれが大きい。

原子の状態が電子のスピンに関係しない場合には、磁界に垂直な方向から観測するとき、スペクトル線はσ、π、σの3本に分裂し、その間隔は4、67×10-5×Hカイザーである。

ここでカイザーとは光波の波数の単位であり、1センチメートルに含まれる波の数を表す。

またＨは磁界の強さである。

これを正常ゼーマン効果による三重線という。

電子のスピンが関係している状態では、ゼーマン効果はもっと複雑で、本数も多く、また分裂間隔も前述の値ではなくなる。

この場合を異常ゼーマン効果という。

磁界の強さが非常に強い場合には、異常ゼーマン効果による複雑な分裂線も、大きく分ければ三つの群をなし、間隔は正常ゼーマン効果の値に近い。

この現象をパッシェン‐バック効果という。

update:2010年02月20日