原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩(μ) 。
μ=γP
公式中，P是角动量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量之间的比值，
当自旋核处于磁场强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相象，称为拉莫尔进动，见图8-1 。自旋核进动的角速度ω0与外磁场强度B0成正比，比例常数即为磁旋比γ 。式中v0是进动频率 。
ω0=2πv0=γB0
微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的，自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+1个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁量子数m来表示，m与I之间的关系是：
m=I，I-1，I-2…-I
原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，其能量可以从下式求出：
正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高 。它们之间的能量差为△E 。一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量 。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态 。这种现象称为核磁共振，简称NMR 。
目前研究得最多的是1H的核磁共振，13C的核磁共振近年也有较大的发展 。1H的核磁共振称为质磁共振（Proton Magnetic Resonance），简称PMR，也表示为1H-NMR 。13C核磁共振（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance）简称CMR，也表示为13C-NMR 。

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