結晶中にあるイオンの電子はいろいろな力を受け、それにより電子軌道が異なったエネルギーを持つようになる。つまりエネルギー準位が構成される。そのハミルトニアンHは次のように分けられる。
ここでH0は電子が属している原子の原子核から受けるクーロン相互作用、Hcは電子が属しているほかの電子から受けるクーロン相互作用、Hsoは電子の持つスピンと軌道間の相互作用、Hssは一つの電子と他の電子のスピン間相互作用、Hcryは電子が属している原子を取り囲むほかのイオンからのクーロン相互作用（これを結晶場の効果という）である。この中でH0は圧倒的に大きい。これにより、いわゆる原子のエネルギー準位が定まる。また、スピン間の相互作用Hssはきわめて小さく、他の相互作用と比較した場合十分に無視できる。ランタニドの場合、大抵Hc＞Hso＞Hcryが成り立つ。
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