§7.5.
2 正常塞曼(Zeeman)效应
原子中的电子，可近似看成在一个中心平均场中运动，能级一般有m简并。实验发现，如把原子置于强磁场中，原子发出的每条光谱线都分裂为三条，此即正常Zeeman效应。光谱线的分裂说明原子的简并能级发生分裂，即能级简并被解除或部分解除。
在原子大小 
范围中，实验室里常用的磁场都可视为均匀磁场，记为 
，不依赖于电子的坐标。设外磁场方向是 
，即 
。原子与外磁场中的相互作用为
（7.5.14）
原子的总能量算符是
（7.5.15）
其中 
的本征值 
已知。 是球对称的，而
因此 
和 
可有共同完备本征函数系 
。
（7.5.16）
（7.5.17）
当外磁场很强，以至于 
与 
不能耦合成总角动量时，
（7.5.18）
由于 是球对称的， 
与 
都是对易的，这些算符彼此间也对易，所以这些算符和 有共同完备本征函数系 
。将（7.5.18）代入（7.5.15），注意到 
得到
（7.5.19）
（7.5.20）
由上式可见，由于原子磁矩与外磁场的作用，能级消除了简并。
当 
时， 
考虑到 
可见 
时，能级分裂为6条， 
时，能级分裂为2条。
能级跃迁的选择定则是
（7.5.21）
由（7.5.21）可知，当
的某一能级 
向
的一个能级 
跃迁时，原来的一条光谱线将分裂为三条，
（7.5.22）
式中
称为洛仑兹单位或拉摩频率。由于在这种跃迁中， 
保持不变， 
保持不变的三条谱线与 
保持不变的三条谱线能级差相同，因此，原来的一条光谱线 
也只是分裂为三条，即
。
如图7.2所示。显然，外磁场越强，谱线分开越大。在强外磁场中，原子光谱这种分裂现象称为正常塞曼效应。由于正常塞曼效应与自旋无关，所以不能由正常塞曼效应判定电子自旋的存在。
图7.2
正常塞曼效应