Allgemeine Beschreibung

Wird eine Spektrallampe in ein Magnetfeld gebracht und mit einem Spektralapparat untersucht, so beobachtet man mit wachsendem Magnetfeld zunächst eine Verbreiterung der Spektrallinien. Wenn das Auflösungsvermögen des Spektralapparats und das Magnetfeld genügend groß sind, kann man schließlich die Aufspaltung der Spektrallinien in mehrere Komponenten beobachten.

Dieser Effekt wird nach dem Holländer Pieter Zeeman benannt, der diese Beobachtung 1896 an den Natrium D-Linien machte. Schon 1862 hatte Michael Faraday an den gleichen Linien eine Verbreiterung im Magnetfeld feststellen können.

Zeemans Beobachtungen ergaben, dass die Energieniveaus von Atomen durch ein externes Magnetfeld so modifiziert werden, dass bei strahlenden Übergängen zwischen solchen Niveaus zusätzlich spektrale Komponenten mit höherer und niedrigerer Frequenz als die der ursprünglichen Linie auftreten und dass sich die Größe der Aufspaltung direkt proportional zur Magnetfeldstärke verhält, sofern das Magnetfeld nicht zu stark wird. Die einzelnen Komponenten weisen außerdem eine definierte Polarisation auf, die nur abhängig ist von der Beobachtungsrichtung bezogen auf das Magnetfeld. Komponenten in Feldrichtung beobachtet, haben zirkulare Polarisation, senkrecht zur Feldrichtung lineare Polarisation.