นั่นคือ สปินจะหันไปทางตรงข้ามและทำให้เป็นกลาง และไม่มีโมเมนตัมเชิงมุมสปินหรือโมเมนตัมแม่เหล็ก ในอะตอมชนิดอื่นๆ มีอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่ไม่ได้จับคู่ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่อะตอมเหล่านี้จะได้รับหรือสูญเสียพลังงานหลายเท่าของควอนตัม ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นในนิวเคลียสหลายชนิด ดังนั้นนิวเคลียสจึงสามารถอยู่ในสถานะพลังงานแม่เหล็กที่แตกต่างกันสำหรับสนาม แม่เหล็ก ที่มีขนาดไม่กี่กิโลเกาส์ (เกาส์เป็นหน่วยของความเข้มแม่เหล็ก ความเข้มในแนวนอนของสนามแม่เหล็กโลกมีค่าประมาณ 0.2 เกาส์) ที่ใช้ในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ MR ความถี่ NMR จะตกอยู่ในช่วงความถี่วิทยุหรือช่วงกระจายเสียง ในขณะที่ ความถี่ ESR เกิดขึ้นในช่วงคลื่นไมโครเวฟหรือเรดาร์ ตัวอย่างเช่น ความถี่ของโปรตอน NMR ในสนาม 10 กิโลเกาส์คือ 42.58 เมกะเฮิรตซ์ และในสนามเดียวกัน ความถี่ ESR ของการหมุนฟรีคือ 28,000 เมกะเฮิรตซ์ จำนวนของการหมุนที่ตรวจจับได้ด้วยเรโซแนนซ์ แม่เหล็ก จะแปรผันอย่างมากกับสนามที่ใช้ อุณหภูมิ ธรรมชาติของตัวอย่าง และสำหรับ NMR สายพันธุ์นิวเคลียร์ ภายใต้