Спін-орбітальна взаємодія, взаємодія часток, що залежна від величин і взаємної орієнтації їх орбітального і спину моментів кількості руху і приводить до т.з. тонкому розщеплюванню рівнів енергії системи (див. Тонка структура ). З.-о. ст — релятивістський ефект ; формально воно виходить якщо енергію швидко рухомих в зовнішньому полі часток знаходити з точністю до v 2 /c 2 , де v — швидкість частки, з — швидкість світла.
Наочне фізичне тлумачення З.-о. ст можна отримати, розглядаючи, наприклад, рух електрона в атомі водню. Рух довкола ядра приводить в загальному випадку до появи в електрона орбітального механічного моменту кількості руху і (унаслідок того, що електрон — заряджена частка) пропорційного йому орбітального магнітного моменту. В той же час електрон володіє власним моментом кількості руху — спином, з яким пов'язаний магнітний момент спину. Добавки до енергії електрона, викликані взаємодією орбітального і спину магнітних моментів, залежать від взаємної орієнтації моментів, тобто визначаються З.-о. ст Оскільки проекція спину електрона на будь-який вибраний напрям, в даному випадку на напрям орбітального моменту, може набувати два значення + /2 і — /2 (де — постійна Планка), яким відповідають різні енергії взаємодії з орбітальним моментом, то З.-о. ст приводить до розщеплювання рівнів енергії в атомі водню (і водородоподобних атомах ) на два близькі підрівні (до дублетної структури рівнів). В багатоелектронних атомів З.-о. ст визначається (як правило) взаємодією повного орбітального і повного спину моментів електронів, і картина тонкого (мультіплетного) розщеплювання рівнів енергії виявляється складнішою. (Атоми лужних металів, в яких повний спин електронів рівний /2, також володіють дублетною структурою рівнів.)
Наочне уявлення про З.-о. ст як взаємодії магнітних моментів не є загальним і може грати лише допоміжну роль, оскільки З.-о. ст існує і в нейтральних часток (наприклад, в нейтронів), що мають і орбітальний, і спин механічні моменти. Вельми істотно З.-о. ст нуклонів (протонів і нейтронів) в атомних ядрах, вклад якого в повну енергію взаємодії досягає 10 %.
