Открытие Зееманом в 1897г. того факта, что структура линий испускания или поглощения изменяется, когда вещество, испускающее или поглощающее излучение, помещается в магнитное поле.
Может быть названо в числе тех, которые поистине открыли новую эпоху в развитие атомной теории.
Оно не только дало наиболее решительное подтверждение той теоретической точке зрения, развитой в основном на базе работ Фарадея и Максвелла, согласно которой электрические и оптические свойства веществ определяются движением внутриатомных заряженных частиц.
Но и впервые, предоставила в наше распоряжение источник прямой информации о природе этих частиц.
В действительности замечательное соответствие между общими чертами эффекта Зеемана и предсказаниями, вытекающими из теории Лоренца, было вряд ли более впечатляющим, чем близкое совпадение.
Между значением соотношения заряда к массе для внутриатомных частиц, выведенным на основе этой теории из экспериментальных данных Зеемана, и значением этого же отношения для заряженных частиц, которые были тогда открыты в опытах с катодными лучами и которые известны сейчас как электроны.
Значение этого совпадения для осознания того, что электрон является фундаментальной частицей атомной структуры, всегда подчеркивалась Дж.Дж. Томсоном,
который в течение последующих лет внёс больший, чем кто-либо, вклад в развитие электронной теории материи.
В постепенном развитии электронной теории строения атома эффект Зеемана играл не менее важную роль, чем в создании ее основ, фактически определяя направление этого развития.
Теория Лоренца
Дальнейшее исследование магнито-оптических явлений, приведшее к обнаружению более сложной картины эффекта Зеемана, которая не могла быть объяснена теорией Лоренца, вскоре выявило существенную недостаточность классического фундамента электронной теории для объяснения деталей спектральных явлений.
Отмеченное Престоном замечательное соотношение между типом зеемановского расщепления спектральных линий и их последовательностью особенно ясно продемонстрировало тесную взаимосвязь происхождения линейчатых спектров испускания, который тогда оставался совершенно неясным.
В то же время Рунге заметил, что во всякой сложной картине зеемановского расщепления в некоторых ее чертах имеется определенное сходство с так называемой картиной нормальных триплетов, предсказанной теорией Лоренца.
А Пашен и Бак обнаружили постепенный переход аномального зеемановского расщепления в такие триплеты по мере возрастания магнитного поля.
Эти открытия давали основание надеяться, что в будущем удастся разрешить все эти загадки на основе электронной теории.
Однако после открытия Резерфордом в 1911 г. Атомных ядер, открытие, которое таким неожиданным образом завершило поиски адекватной модели атома, пришлось оставить все надежды на достижений этой цели с помощью соответствующих предположений о природе внутриатомных сил.
В то время как ядерная модель атома с самого начала служила безошибочной путеводной нитью в раскрытие удивительных явлений радиоактивности и превращений элементов, и неудовлетворительность в применении к спектральным явлениям.
Поскольку речь шла о классической основе электронной теории-была столь очевидной, что сразу же наводила на мысль о необходимости радикального отхода от обычных представлений электродинамики.
Это привело к попытке исходить при решении проблемы спектров испускания из совершенно нового принципа, не укладывавшегося в рамки классической физики, который впервые выразился в открытие Планком кванта действия и в руках Эйнштейна.
Продемонстрировал свою плодотворность при объяснении им законов фотоэффекта.
В то время как эта точка зрения позволила дать немедленное объяснение комбинационного принципа Ридберга-Ритца, которым описываются закономерности спектральных серий и который не поддавался никакой классической интерпретации, в течении долгого времени.
Не существовало возможности достигнуть ясного понимания аномального эффекта Зеемана.
Таким образом, прежде всего создавалось впечатление, что ни более простые попытки создания квантовой теории строения атомов, исходившие из ограниченной применимости классических представлений.
Ни постепенно вырабатываемые квантомеханические методы, столь могущественные во многих других случаях, не оставляют больше возможности объяснить в рамках классической теории любой тип зеемановского расщепления за исключением нормального лоренцовского триплета.
Совпадение между результатами, полученными с помощью этих методов при изучении эффекта Зеемана, и выводы обычной электронной теории, нашедшее свое выражение в известной теореме Лармора, представляли собой совершенно определенный пример так называемого принципа соответствия, намечавшего путь, по которому классические понятия, несмотря на присущие им ограничения, могут быть включены в построение квантовой теории.
Именно эта ситуация и стимулировка более тщательное изучение зеемановского расщепления, которое помимо всего прочего открывало возможность полного анализа этого расщепления на основе общего комбинационного принципа спектральных линий.
В согласии с фундаментальными постулатами квантовой теории строения атомов.
Дираковская теория электрона не основывалась на каком-либо явном предположении о собственном магнитном поле электрона.
В ней все богатство спектральных явлений и всех деталей эффекта Зеемана выступало в виде прямых следствий неких модификаций, которые не вводились в теорию на основе каких-либо механических моделей.
А диктовались классической электронной теории существованием кванта действия.
В связи с этим старые трудности в интерпретации эффекта Зеемана представляли особенно поучительную иллюстрацию существенных ограничений приложения пространственно-временных представлений в квантовой механики.
Которые столь отчётливо продемонстрировал принцип неопределенности, сформулированный Гейзенбергом.
Подобно общей теории относительности Эйнштейна, которая сделала классическую физику столь совершенной и гармоничной.
Таким образом, открытие Зеемана на всех этапах современной атомной теории, начиная с момента, когда впервые было создано электронное строение материи, и кончая современным разъяснением ограниченности методов классической физики в их приложении к описанию электронов в атомах- играло неоценимую роль путеводной нити.
Однако значение этого открытия ни в какой мере не ограничивается этой
областью применения. Изучение влияния магнитного поля на тончайшие детали структуры спектральных линий, а также и на наиболее тонкие особенности магнито-механических эффектов позволило даже сделать важные выводы о свойствах атомных ядер.