1896 Pieter Zeeman (Netherlands). Observed that the spectral lines emitted by an atomic source are broadened when the source is placed in a magnetic field

彼得• 塞曼（Pieter Zeeman，1865年5月25日－1943年10月9日），荷兰物理学家.1885年进入莱顿大学在亨德里克•洛伦兹和海克•卡末林•昂内斯的指导下学习物理，1893年取得博士学位.塞曼依然阅读法拉第的前沿科学并将其作为一种灵感的来源.塞曼注意到，法拉第在长期坚持不懈地寻找各种不同自然力的相互关系的努力中，已经在努力地用磁力影响光.这些努力已经带来了一个非常重要的发现，那就是磁场力可以旋转由镜子产生的极化光的极化平面.1862年，在法拉第的最后一个实验中，法拉第努力地用磁场来影响从钠蒸汽发出的光，但是没有成功.麦克斯韦在1870年也否认了这种现象的可能性.

塞曼认识到自己的实验设备比法拉第的好.有一个很小的效应可能法拉第没有发现，a small effect could have escaped.因为他使用的三棱镜的分光镜的分辨能力比较低，而塞曼可以使用一个衍射光栅.在宣布发现塞曼效应时，塞曼说，如果法拉第考虑过上面提到的关系的可能性，那么也许使用我们现在的excellent的分光镜可以值得去再试试那个实验.因为，就我所知，其他人还没这样做过.

将光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体，塞曼努力实验并很快发现光谱线在磁场的作用下会有轻微的变宽.

钠的黄色光谱线的塞曼效应，D1和D2谱线是没有磁场的情况，下图是将光源放在磁场中时对应上图分裂成的多重谱线，多重谱线是极化的，观察方向与磁场方向垂直.

他注意到变宽的线的边缘edges是极化了的，通过refining technique，通过改变磁场方向与观察方向的关系，他可以看到3条或2条线.他把发现告诉洛伦兹，于是洛伦兹很快地给出了一个解释.

最基本的看法是，光由在原子中运动的带电微粒发出，它们的运动通过经典的电磁规律被磁场影响.通过发射出的光的频率的变化，塞曼和洛伦兹可以测量出导致发出光的微粒的e/m，以及它们的带电符号.

塞曼最显著的发现是e/m的值和电荷符号，基于当时科学家对原子质量的粗糙的概念，这个比值比人们所能预测的大1000倍.塞曼效应后来被证明是解开原子结构的有力工具，对于发现泡利原理有决定性的作用.对于电子自旋等都有应用.对量子力学也吻合得很好，并且作为量子力学的一个非常重要的实验证明.

1865年5月25日，彼得• 塞曼出生于荷兰的宗内迈雷（英语：Zonnemaire）小镇，父亲是荷兰归正会（英语：Dutch Reformed Church）的牧师，母亲叫沃尔斯特（Willemina Worst）.

塞曼从小就对物理感兴趣.1883年，塞曼在荷兰济里克泽读高中时恰巧见到了北极光.他画了一幅北极光现象的图并描述了现象，寄给《自然》并成功发表.杂志的编辑称赞作品是“塞曼教授在宗内迈雷天文台细致观察的结果”.

1883年，塞曼高中毕业后前往代尔夫特进修经典语言（英语：Classical language）.那时想被大学录取，必须具备经典语言的知识.他住在文科中学校长莱利博士（Dr J.W. Lely）的家里.莱利的兄弟就是负责须德海工程（英语：Zuiderzee Works）设计与实现的工程师科尔内利斯•莱利（英语：Cornelis Lely）.在代尔夫特期间，塞曼第一次见到了昂内斯.塞曼广泛的阅读与对实验的热爱，给昂内斯留下了的深刻的印象.昂内斯后来成为塞曼的博士导师.

1885年，塞曼通过入学考试，进入莱顿大学学习物理， 师从昂尼斯和洛伦兹.1890年， 他成为了洛伦兹的助手，这时他的毕业论文还没有完成.成为洛伦兹的助手，使得他可以参与磁光克尔效应的研究.

将线偏振光（由左旋圆偏振光和右旋圆偏振光所组成）入射于磁性材料反射后，由于左旋圆偏振光与右旋圆偏振光在样品中传播速率同而产生相位差，再加上左旋圆偏振光与右旋圆偏振光的吸收程度同而造成振幅不相同，经过样品反射后，转为椭圆偏振光的现象，称为磁光克尔效应，1877年被约翰•克尔（英语：John Kerr (physicist)）首先发现.1893年，塞曼提交了他关于磁光克尔效应的博士论文.获得博士学位之后，塞曼前往斯特拉斯堡，在科尔劳施（英语：Friedrich Kohlrausch）的研究所里度过了半年时间.1895年，塞曼回到莱顿，成为莱顿大学的一位私讲师（英语：Privatdozent）.同年他与勒布莱特（Johanna Elisabeth Lebret）结婚，两人育有三女一子.

1896年，即塞曼提交磁光克尔效应的博士论文两年之后，塞曼不顾实验室管理员主管的命令，使用实验室的设备观测强磁场下光谱线的分裂.他因此被实验室开除.但是，后来的结果证明塞曼是对的：他发现了塞曼效应，为此获得了1902年的诺贝尔物理学奖.塞曼的打算是深入研究磁光克尔效应，以作为他博士论文的拓展.他发现谱线在磁场的作用下会发生分裂.1896年10月31日（星期六），阿姆斯特丹的荷兰皇家艺术与科学院（英语：Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences）会议上，洛伦兹从昂尼斯处第一次听说了塞曼的发现.紧接着的星期一，洛伦兹把塞曼请到了他的办公室里来，对塞曼的实验结果给出了一种解释.这一解释基于洛伦兹的电磁波理论.

很快，物理界意识到塞曼的发现有多么重要.塞曼的实验证实了洛伦兹的“磁场中发出的光会发生偏振”的理论.洛伦兹曾提出发光是某种粒子振动的结果.塞曼的实验使得人们清晰地认识到，这种粒子带有负电，比氢原子轻一千倍.得到这一结果时，汤姆孙还没有发现电子.因而，塞曼效应成了人们研究原子结构的重要工具.

洛伦兹在莱顿大学期间主要的兴趣在电磁理论---the theory of electricity， magnetism， 和 light.洛伦兹已经在他的论文中建立了这方面的理论，分子包含了带电的微粒并且建议说这些带电微粒的振动是光的来源.1897年Thomson的实验发现了电子后，这些带电微粒被证实是电子.当洛伦兹的同事和前学生塞曼在1896年发现塞曼效应后，洛伦兹提供了他的理论解释，实验和理论解释在1902年荣获诺贝尔奖.

洛伦兹的工作导致了电子的概念.在1897年Thomson发现电子的实验和1896年塞曼效应前，洛伦兹于1892年就形成了他和之后其他人称之为电子的理论.他建议说，物质由带有正电或负电的微小微粒组成.尽管他认为有正的和负的电子，但是后来科学家证实所有电子都是带负电的.洛伦兹推导说这些带电微粒的振动产生电磁波，包括麦克斯韦预言的和1888年赫兹发现的光和其他辐射波.入行所说，由于洛伦兹的兴趣在电磁波，主要是赫兹的放电实验通过电流的振动，电流在电路中来回振动，相当于电荷来回振动，导致了洛伦兹产生了物质包含带电微粒的理论的产生.洛伦兹的理论如下：

组成固体物质的离子和电子，没有外力作用时，在内部作用力下在固体中处于固定的平衡位置.一束光的电场在通过固体传播时施加外力于这些带电微粒上，使这些微粒偏离平衡位置.与周围原子的相互作用产生的力又导致这些偏离平衡位置的带电微粒回到原来的平衡位置，假设把带电粒子拉回平衡位置的其他原子施加的力的大小正比于带电微粒的位移.这些微粒于是开始围绕它们的平衡位置以频率w做简谐振动，这些简谐运动的微粒被认为是各向同性的，也就是说，简谐运动不依赖于运动方向和位移大小，各向同性的假设并没有什么问题，因为大部分晶体都是非各向同性的.这些简谐振动的带电微粒会传一部分能量给周围的简谐振动的带电微粒，这导致这些振动处于一种阻尼运动中.

洛伦兹的这种假设模型，当光通过媒介时，就会激起这种物质的带阻尼的简谐振动.带电微粒偏离平衡位置的位移导致这种物质的电介质极化dielectric polarization，这种作用又作用于外部的光的电场，进而作用于光在物质中的传播.洛伦兹的看法可能来源于法拉第，因为法拉第也有这样类似的看法.

接下来是爱因斯坦的光子理论，这需要普朗克常数，普朗克常数需要黑体辐射，黑体辐射需要基尔霍夫的热力学，需要温度和热的概念.

温度表示物体的冷热程度，通常使用温度计来测量.

温度计的发明归功于很多人，实际上温度计不是一个单一的发明，而是一个发展过程，从最初简单的温度计到今天的温度计，期间是一个发展过程.

拜占庭的费隆和亚历山大里亚的希罗知道某些物质，尤其是空气的体积会膨胀或缩小，如果将充有部分空气的tube两端插入有水的容器时.气体的膨胀和收缩导致水与空气的接触面位置沿着tube移动.这样的机制后来被用于显示气体的冷热.这种仪器在16，17世纪被欧洲的几个科学家发明，特别是伽利略.结果是，很多仪器被发明出来用以可靠地产生这种效果，thermoscope这个词被用来反应热的感觉的变化it reflected the changes in sensible heat.（此时温度的概念还没有出现）thermoscope和thermometer的区别是后者有刻度.尽管伽利略被认为是温度计的发明人，但他制造的其实是thermoscope.

第一个有清晰图表的thermoscope是Giuseppe Biancani于1617年出版的，第一个带有刻度的温度计是Robert Fludd在1638年制造的.这是一个垂直的tube，顶部有一个装有空气的小球，底部插在水槽中并与水相通.Tube中水的高度由球中空气的膨胀或缩小决定，这就是我们现在所说的空气温度计.

Thermometer（法语形式）第一次出现在1624年J. Leurechon写的La Récréation Mathématique，他描述了一个有8个刻度的温度计.上面的仪器有缺点，因为它们还会受到海拔的影响，因此也也压力计.大约1654年，Ferdinando II de' Medici， Grand Duke of Tuscany制作了一个封有部分酒精的tube，有一个球和茎，是第一个现代的温度计，取决于酒精的膨胀，杜绝了气体压力的影响.其他很多科学家制作了使用各种液体的不同温度计.

尽管如此，每个发明者和每个温度计都是独一无二的，他们之间没有统一的刻度.1665年，惠更斯建议使用水的融点和沸点作为刻度标准，1724年，Daniel Gabriel Fahrenheit制造了第一个水银温度计，因为水银有很高的膨胀系数.1742年，Anders Celsius使用了一个0刻度在冰点而100刻度在水沸点的温度计.

压强和体积的关系最早是由Richard Towneley and Henry Power提出的，Boyle通过实验确认了他们的发现并发表了结果，根据Robert Gunther和其他权威的说法，Boyle的实验设备是由他的助手Robert hooke建造的，Boyle的定律是：

在定量定温下，理想气体的体积与压强成反比.

压强是Boyle首先引入物理学的名词和定义.His achievement was to introduce a new dimension –pressure-into physics.

当时人们依然认为空气是四种基本元素之一，但是Boyle不这么认为，他的兴趣大概是认为空气是生命必须的一种不可少的元素，例如，他发表了在没有空气的条件下植物生长的论文.

Boyle使用一端封闭的J形导管，从另一端灌入水银后，通过增加水银并重复多次试验后，他确认了气体的体积与压强成反比.

在热力学的历史中，对热的最初的解释完全地与对燃烧的解释相互搞乱.

In the history of thermodynamics， the initial explanations of heat were thoroughly confused with explanations of combustion.

17世纪化学家化学家贝歇尔及施塔尔J. J. Becher and Georg Ernst Stahl引入燃烧的燃素理论后，燃素被认为是热的实体物质.

After J. J. Becher and Georg Ernst Stahl introduced the phlogiston theory of combustion in the 17th century， phlogiston was thought to be the substance of heat.

拉瓦锡引入了热质说的一种版本，他在1770年代用氧来解释燃烧，在他的论文"Réflexions sur le phlogistique" (1783)”中，拉瓦锡讨论到，燃素理论与他的实验结果不一致，并且提出了一种称为热caloric的微妙的流体作为热的实体物质.根据他的理论，宇宙中热质的总量为一定值，热质会由温度高的物体流到温度低的物体.

1770年代时，有些科学家认为冷也是一种物质，不过皮埃尔•普瑞弗斯特（英语：Pierre Prévost）认为冷只是一个缺乏热的现象而已.

既然热在热质理论中是一种物质，因此热既不能被创造也不会消失，热的守恒就称为一种主要的假设.

热质说受到了Joseph black 的与物质的热的特性的实验的影响.除了热质说以外，18世纪还存在另外一种可以解释热现象的理论：动力学理论，这两种理论在当时被认为是等价的，但是动力学理论比较现代，因为它使用了一些原子理论并且能够同时解释燃烧和热量测定.

热质说可以成功的解释许多物理现象.例如热茶在室温下冷却就可以用热质说解释：热茶的温度高，表示热质浓度较高，因此热质会自动流到热质浓度较低的区域，也就是周围较冷的空气中.热质说也可以解释空气受热的膨胀，因空气的分子吸收热质，使得其体积变大.若再进一步分析在空气分子吸收热质过程中的细节，还可以解释热辐射、物体不同温度下的相变化，甚至到大部份的气体定律.

道尔顿的气体分子模型中就包括了热质.尼古拉•卡诺提出了卡诺循环及相关的定律，形成了热机理论的基础，而卡诺的分析就是架构在热质的基础上.

不过，热质说的重大成就之一是拉普拉斯修正牛顿的音速公式.拉普拉斯在热质说的基础上，在牛顿的公式中增加一个常数，此常数即为气体的绝热指数.上述的修正大幅的修正了音速的理论预测值.

1798年时， 英国科学家伦福德伯爵提出《由摩擦产生热的来源探讨》（An Experimental Enquiry Concerning the Source of the Heat which is Excited by Friction）的论文，其中描述他观察加农炮制作时所产生的热.他发现在加农炮镗孔时，只要持续加工，加农炮就会持续的热，其产生的热甚至可以使水沸腾，而且单位时间的发热量不会下降.若依热质说的理论，若热质从加农炮中释出，加农炮的热质就会减少，因此发热量就会下降，依他观察到的情形，加农炮中的热质没有减少，因此提出热质不是一种满足守恒定律的物质，不过他实验的不确定性也广被质疑.

由于当时将热质说视为和分子运动论等效的理论，因此伦福德的论文并未视为对热质论的威胁.事实上当时的科学家利用伦福德的论文来增加他们对热质说的了解.