Zeemanovým efektem se nazývá štěpení spektrálních čar na dvě nebo více komponent s málo odlišnými frekvencemi, když je světelný zdroj umístěn v magnetickém poli. Byl poprvé pozorován v roce 1896 holandským fyzikem Pietrem Zeemanem na žlutých D-čarách sodíku, pokud byl plamen umístěn mezi silnými magnetickými poli. Později bylo nalezeno diskrétní štěpení spektrálních čar do více než patnácti komponent.

Zeeman za objev získal v roce 1902 Nobelovu cenu za fyziku, podělil se o ni se svým školitelem Hendrikem Antonem Lorentzem, dalším holandským fyzikem. Lorentz, který měl už dříve představu o efektech magnetismu na světlo, vyvinul teorii, podle níž elektrony obíhající kolem jádra oscilují a produkují elektromagnetické záření. Magnetická pole mohou mít vliv na oscilace a tím i na frekvenci vyzařovaného světla. Tato teorie byla potvrzena Zeemanovými pokusy a později modifikována kvantovou mechanikou do přesnější a obecnější podoby. Kvantová teorie říká, že při přeskoku elektronu z jedné diskrétní energetické hladiny do jiné se mění jeho potenciální energie a její přebytek nebo nedostatek se kompenzuje emisí nebo absorbcí kvanta světla o stejné energii; energie kvanta záření je rovna rozdílu potenciálních energií přeskokových hladin a tedy pro daný přeskok je přesně dána, proto emisi nebo absorbci podléhá jen kvantum světla s přesně určenou vlnovou délkou.

Podrobnější kvantové vysvětlení v angličtině najdete na této stránce.