Hän tutki magneettikenttien vaikutusta valonlähteeseen. Hän löysi, että magneettikenttä on jakautunut useisiin osiin magneettikentän läsnä ollessa. Lorentz kuuli ensimmäisen kerran Zeemanin havainnoista lauantaina 31. lokakuuta 1896 Amsterdamissa Hollannin kuninkaallisen taide- ja tiedeakatemian kokouksessa, jossa nämä tulokset kertoivat Kamerlingh Onnes. Seuraavana maanantaina Lorentz kutsui Zeemanin toimistoonsa ja esitti hänelle selityksen havainnoistaan, jotka perustuivat Lorentzin sähkömagneettisen säteilyn teoriaan. Kysymys: Mistä hän muutti Amsterdamiin?
Leiden