自旋-軌道耦合（spin-orbit coupling）
先坐進電子的靜止參考系。從那裡看，帶正電的原子核彷彿繞著你旋轉，而運動的電荷就是一個電流環、會產生磁場。電子帶著自己微小的條形磁鐵（自旋磁矩），而磁鐵在磁場中具有隨方向而變的能量。自旋-軌道耦合正是這件事：電子自旋坐在它自身軌道運動所產生的磁場中的能量。它把原本看似獨立的兩個角動量連結起來。
此交互作用形式為 H_SO = xi(r) L·S，其中 xi(r) 正比於 (1/r)(dV/dr)，故在位能陡峭處——靠近原子核——最強。由於 L·S = (J^2 - L^2 - S^2)/2，其能量位移正比於 [j(j+1) - l(l+1) - s(s+1)]/2，並把軌道量子數 l 的能階分裂為 j = l + 1/2 與 j = l - 1/2 兩種可能。它也使 J = L + S 成為良好量子數，而 L 與 S 各自只剩近似良好。對類氫原子，其強度正比於 Z^4/(n^3 l(l+1/2)(l+1))；正是這強烈的 Z 依賴，使此效應在氫中細如耳語、在重原子中震耳欲聾。要得到正確大小，還需一個相對論性的 1/2 因子——湯瑪士進動。
自旋-軌道耦合是精細結構的引擎、鈉 D 線成為雙線的原因、洪德第三定則的來源，也是自旋電子學與拓樸材料背後的物理。誠實的定位：它是一種相對論修正，相對於粗結構其量級為 (Z alpha)^2，並自動且精確地從狄拉克方程中浮現——L·S 形式是那個更深的相對論理論在低速下的近似，本身並非一種基本力。
鈉唯一的 3p 價電子有 l = 1，故自旋-軌道耦合把 3p 能階分裂為 ^2P_(1/2) 與 ^2P_(3/2)。躍遷回 3s 基態便給出著名的兩條黃色 D 線，位於 589.0 nm 與 589.6 nm——約 0.6 nm 的分裂，用簡單的光柵就能解析。
鈉 D 線雙線就是把自旋-軌道耦合擺上實驗桌後看得見的樣子。
Z^4 的比例關係適用於類氫遮蔽位能中外層電子的耦合；真實多電子原子中遮蔽會使其變緩，但定性訊息——輕原子中小、重原子中主導——依然成立，並驅動由 LS 到 jj 耦合的過渡。