应用正常塞曼效应测量谱线分裂的频率间隔可以测出电子的荷质比。由此计算得到的荷质比数值与约瑟夫·汤姆孙在阴极射线偏转实验中测得的电子荷质比数量级是相同的，二者互相印证，进一步证实了电子的存在。塞曼效应也可以用来测量天体的磁场。1908年美国天文学家乔治·海尔等人在威尔逊山天文台利用塞曼效应，首次测量到了太阳黑子的磁场。
正常塞曼效应的理论解释.不加外磁场时，原子在两个能级E和E（E<E）之间跃迁的能量差为原子核的磁矩比电子磁矩小大约三个数量级。如果只考虑电子的磁矩对原子总磁矩