Na zijn promotie begon Pieter Zeeman zich bezig te houden met de invloed van magnetische velden op licht. Hij ontdekte dat onder invloed van een magnetisch veld de spectraallijnen van een atoom zich splitsen, het Zeeman-effect. Hierdoor kon worden aangetoond dat de trillende deeltjes die volgens Lorentz de bron van lichtuitstraling waren, een negatieve lading hadden: de elektronen. Al in 1902 ontving hij, samen met zijn leermeester Lorentz, de Nobelprijs voor natuurkunde voor zijn ontdekking van het Zeeman-effect .