1896年，洛伦兹用电子论成功地解释了由莱顿大学的塞曼新近发现的原子光谱磁致分裂现象。洛伦兹断定该现象是由原子中负电子的振动引起的。他从理论上导出的负电子的荷质比，与汤姆逊翌年从阴极射线实验得到的结果相一致。由于塞曼效应的发现和解释，洛伦兹和塞曼分享了1902年度的诺贝尔奖。
这也是历史上第二次诺贝尔物理学奖，第一次诺贝尔物理学奖给了发现X射线的居里夫人。获得诺贝尔物理学奖后第2年。
1904年，洛伦兹证明，当把麦克斯韦的电磁场方程组用伽利略变换从一个参考系变换到另一个参考系时，真空中的光速将不是一个不变的量，从而导致对不同惯性系的观察者来说，麦克斯韦方程及各种电磁效应可能是不同的．为了解决这个问题，洛伦兹提出了另一种变换公式，即洛伦兹变换，引入以太不变特性。后来，爱因斯坦把洛伦兹变换用于力学关系式，创立了狭义相对论，更进一步把洛伦兹的以太不变特性推进到，“没有以太”。
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