link=https://en.wikipedia.org/wiki/File:ZeemanEffectIllus.png|mały|Linie widmowe par rtęci o długości 546.1 nm. A. Brak pola magnetycznego. B. W polu magnetycznym, rozszczepienie linii – poprzeczny efekt Zeemana. C. W polu magnetycznym, rozszczepienie linii – podłużny efekt Zeemana. Linie widmowe uzyskano za pomocą interferometru Fabry’ego-Perota. Gdy brak jest zewnętrznego pola magnetycznego, to poziomy energetyczne w atomach i cząsteczkach są zdegenerowane, tzn. więcej niż jeden elektron jest w stanie o tej samej energii. Atomy (cząsteczki) mogą być wtedy wzbudzone do tego samego poziomu energetycznego i emitować fotony o identycznych energiach, które dają wkład do tej samej linii spektralnej.
Umieszczenie atomów w zewnętrznym polu magnetycznym znosi degenerację poziomów energetycznych: elektrony przyjmują wtedy różne stany energii, opisane różnymi stanami orbitalnego momentu pędu oraz różnymi stanami spinowymi.