自旋—轨道耦合

自旋—轨道耦合，是粒子的自旋与它绕着别物的轨道运动之间的相互作用。在原子中，绕核运行的电子既携带一份自旋磁矩，又从它自身的角度看到带电的原子核在它周围扫过——这看上去就像一股电流，因而产生一个磁场。电子的自旋磁矩感受到这个磁场，其能量便取决于自旋相对轨道是如何排列的。

由于能量如今取决于自旋与轨道的相对取向，本来能量相同的能级便裂成紧挨着的几组。这是原子光谱中所见精细结构的一大来源——谱线那些细微的裂分，最初正是它们暗示了电子竟带有自旋。这一效应随核电荷迅速增大，所以在氢这样的轻原子中很小，但在重原子中既大又重要。

自旋—轨道耦合远非仅仅是一项光谱学细节，如今已是现代技术与研究的主力。它支撑着某些材料如何让电场去操控电子自旋——这是自旋电子学的基石；它也是拓扑绝缘体的核心，以及众多量子器件方案的关键。电子自旋与其运动之间一种微妙的相对论性联系，已变成一项切实可用的工程资源。