反常塞曼效应是指在弱磁场中的
原子，由于
磁场足够弱,因而自旋轨道耦合能量不能忽略;原子能级的精细结构因弱磁场的存在而进一步发生分裂，称为反常塞曼效应。普雷斯顿(T.Preston)在1897 年首先报告了锌和镉原子在弱磁场中的反常塞曼效应光谱。在引入电子的自旋轨道耦合能后，反常塞曼效应得到了圆满的解释。
反常塞曼效应: 只有自旋为单态，即总自旋为0的谱线才表现出
正常塞曼效应。非单态的谱线在磁场中表现出反常塞曼效应，谱线分裂条数不一定是3条，间隔也不一定是一个洛仑兹单位。例如钠原子的589.6nm和589.0nm的谱线，在外磁场中的分裂就是反常塞曼效应。589.6nm的谱线是2P1/2态向2S1/2态跃迁产生的谱线。当外磁场不太强时，在外磁场作用下，2S1/2态能级分裂成两个子能级，2P1/2态也分裂成两个子能级，但由于两个态的朗德因子不同，谱线分裂成4条，中间两条是π线，外侧两条分别是σ+线和σ-线。589.0nm的谱线是2P3/2态向2S1/2态跃迁产生的，2P3/2态能级在外磁场不太强时分裂成四个子能级，因此589.6nm的谱线分裂成6条。中间两条π线，外侧两边各两条σ线。