Физическая природа магнитного момента в атоме водорода заключается в том, что он обусловлен спиновым и орбитальным магнитными моментами электрона. 5

Спиновый магнитный момент появляется как следствие релятивистских эффектов в квантовой теории. 1 Орбитальный магнитный момент обусловлен движением электрона по равновесной орбите. 3 Движущийся электрон можно рассматривать как виток с током, который создаёт постоянное магнитное поле. 2

Взаимодействие спинового и орбитального магнитных моментов электрона приводит к тонкому расщеплению энергетического спектра атома. 5 Аналогично, взаимодействие магнитных моментов электрона и протона в атоме водорода приводит к сверхтонкому расщеплению. 5

Также общий магнитный момент атома водорода зависит от величины магнитного момента, обусловленного наличием собственного вращения протона (ядра). 3