Redigerer Zeeman-effekt (avsnitt)

==Paschen-Back-effekt==
Zeeman-effekten blir observert når det ytre magnetfelt har en moderat styrke. Det må ikke overstige det indre magnetfeltet i atomet som skyldes elektronenes bevegelse og gir opphav til [[Finstruktur#Spinn-banekobling|spinn-banekoblingen]]. Men når dette skjer, forandres den anomale splittingen av spektrallinjene til et enklere mønster som består i en normal oppsplitting i kun tre komponenter som i den normale eller klassiske Zeeman-effekten. Denne oppdagelsen kalles nå '''Paschen-Back-effekten''' etter de to oppdagerne.<ref name = Haken/>

Når spinn-banekoblingen kan neglisjeres i forhold til koblingen av elektronenes spinn til det ytre magnetfeltet, er ikke lenger det totale spinnet {{nowrap|'''J''' {{=}} '''L''' + '''S'''}} en bevart størrelse som kan brukes til å klassifisere [[kvantemekanikk|kvantetilstandene]] til atomet. De er derimot gitt ved egentilstandene for '''L''' og '''S''' hver for seg, karakterisert med kvantetallene ℓ og ''s'' = 1/2, med verdiene ''m''<sub>ℓ</sub> = -ℓ, ℓ + 1, ... , 0, +1, .. ℓ-1, ℓ og ''m<sub>s</sub>'' = &plusmn;1/2 for ''L<sub>z</sub>'' og ''S<sub>z</sub>'' i enheter av den [[Plancks konstant|reduserte Planck-konstanten]]  ''ħ''. Med ''B''-feltet langs ''z''-aksen, kan derfor forskyvningen av energinivåene til elektronet i atomet finnes direkte fra

: <math> E_B = {e\over 2m_e}(L_z + 2S_z) B = \mu_B(m_\ell + 2m_s) B</math>

når man uttrykker denne energien ved hjelp av en [[Magnetisk moment#Atomer|Bohr-magneton]] ''&mu;<sub>B</sub>'' = ''eħ''/2''m<sub>e</sub>''.

På samme måte som for Zeeman-effekten vil denne energiforskyvningen også resultere i en forskyvning &Delta;''&omega;'' av frekvensen til lyset som blir utsendt ved en kvanteovergang. Den kan nå skrives som

: <math> \Delta\omega = \omega_L(\Delta m_\ell + 2\Delta m_s) </math>

hvor &Delta;''m''<sub>ℓ</sub> =  ''m''<sub>ℓ</sub> -  ''m''&thinsp;'<sub>ℓ</sub> og &Delta;''m''<sub>''s''</sub> =  ''m''<sub>''s''</sub> -  ''m'''<sub>''s''</sub> er forskjellene i kvantetallene ved overgangen. Men da dette lyset genereres ved en [[dipol|elektrisk dipolovergang]], forandres ikke spinnet til elektronet slik at {{nowrap|&Delta;''m''<sub>''s''</sub> {{=}} 0}}. Med den vanlige utvalgsregelen {{nowrap|&Delta;''m''<sub>ℓ</sub> {{=}} 0, &plusmn;1}} oppstår det derfor bare tre linjer ved  Paschen-Back-effekten nøyaktig som ved den normale Zeeman-effekten. For atomer med flere elektroner finner man samme resultat ut fra en tilsvarende argumentasjon.

Spinn-banekoblingen gir i dette tilfellet en liten effekt sammenlignet med oppsplittingen som det ytre magnetfeltet skaper. Men den opptrer som en «perturbasjon» som gir en videre finstruktur i de tre hovedlinjene som feltet skaper.

Forklaringen av Paschen-Back-effekten spilte en viktig rolle for [[Wolfgang Pauli]] da han formulerte sitt [[Paulis eksklusjonsprinsipp|eksklusjonsprinsipp]] i 1924. Sammen med egenskapene til den anomale Zeeman-effekten kunne ikke disse observasjonene forklares uten at elektronet ble gitt et nytt kvantetall som beskriver dets [[spinn]]. Hans fundamentale prinsipp sier at for enhver tillatt tilstand må alle kvantetallene være forskjellige.