核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）是基于原子尺度的量子磁物理性質。具有奇數質子或中子的核子，具有內在的性質：核自旋，自旋角動量。核自旋產生磁矩。NMR觀測原子的方法，是將樣品置于外加強大的磁場下，現代的儀器通常采用低溫超導磁鐵。核自旋本身的磁場，在外加磁場下重新排列，大多數核自旋會處于低能態。我們額外施加電磁場來干涉低能態的核自旋轉向高能態，再回到平衡態便會釋放出射頻，這就是NMR訊號。利用這樣的過程，我們可以進行分子科學的研究，如分子結構，動態等。
核磁共振的原理核磁共振現象來源于原子核的自旋角動量在外加磁場作用下的進動。
根據量子力學原理，原子核與電子一樣，也具有自旋角動量，其自旋角動量的具體數值由原子核的自旋量子數決定，實驗結果顯示，不同類型的原子核自旋量子數也不同：
1.質子數和中子數均為偶數的原子核，自旋量子數為0
2.質量數為奇數的原子核，自旋量子數為半整數
3.質量數為偶數，質子數與中子數為奇數的原子核，自旋量子數為整數
由于原子核攜帶電荷，當原子核自旋時，會由自旋產生一個磁矩，這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同，大小與原子核的自旋角動量成正比。將原子核置于外加磁場中，若原子核磁矩與外加磁場方向不同，則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉，這一現象類似陀螺在旋轉過程中轉動軸的擺動，稱為進動。進動具有能量也具有一定的頻率。
原子核進動的頻率由外加磁場的強度和原子核本身的性質決定，也就是說，對于某一特定原子，在一定強度的的外加磁場中，其原子核自旋進動的頻率是固定不變的。
原子核發生進動的能量與磁場、原子核磁矩、以及磁矩與磁場的夾角相關，根據量子力學原理，原子核磁矩與外加磁場之間的夾角并不是連續分布的，而是由原子核的磁量子數決定的，原子核磁矩的方向只能在這些磁量子數之間跳躍，而不能平滑的變化，這樣就形成了一系列的能級。當原子核在外加磁場中接受其他來源的能量輸入后，就會發生能級躍遷，也就是原子核磁矩與外加磁場的夾角會發生變化。這種能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎。
為了讓原子核自旋的進動發生能級躍遷，需要為原子核提供躍遷所需要的能量，這一能量通常是通過外加射頻場來提供的。根據物理學原理當外加射頻場的頻率與原子核自旋進動的頻率相同的時候，射頻場的能量才能夠有效地被原子核吸收，為能級躍遷提供助力。因此某種特定的原子核，在給定的外加磁場中，
核磁共振波譜法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）NMR是研究原子核對射頻輻射(Radio-frequency Radiation)的吸收，它是對各種有機和無機物的成分、結構進行定性分析的最強有力的工具之一，有時亦可進行定量分析。
香草醛的核磁共振譜 根據量子力學原理，與電子一樣，原子核也具有自旋角動量，其自旋角動量的具體數值由原子核的自旋量子數I決定，原子核的自旋量子數I由如下法則確定： 1）中子數和質子數均為偶數的原子核，自旋量子數為0； 2）中子數加質子數為奇數的原子核，自旋量子數為半整數（如，1/2, 3/2, 5/2)； 3）中子數為偶數，質子數為奇數的原子核，自旋量子數為整數（如， 核磁共振譜
1, 2, 3）。 迄今為止，只有自旋量子數等于1/2的原子核，其核磁共振信號才能夠被人們利用，經常為人們所利用的原子核有： 1H、11B、13C、17O、19F、31P 由于原子核攜帶電荷，當原子核自旋時，會產生一個磁矩。這一磁矩的方向與原子核的自旋方向相同，大小與原子核的自旋角動量成正比。將原子核置于外加磁場中，若原子核磁矩與外加磁場方向不同，則原子核磁矩會繞外磁場方向旋轉，這一現象類似陀螺在旋轉過程中轉動軸的擺動，稱為進動。進動具有能量也具有一定的頻率。進動頻率又稱Larmor頻率： υ=γB/2π γ為磁旋比，B是外加磁場的強度。磁旋比γ是一個基本的核常數。可見，原子核進動的頻率由外加磁場的強度和原子核本身的性質決定，也就是說，對于某一特定原子，在已知強度的的外加磁場中，其原子核自旋進動的頻率是固定不變的。 原子核發生進動的能量與磁場、原子核磁矩、以及磁矩與磁場的夾角相關，根據量子力學原理，自旋量子數為I的核在外加磁場中有2I+1個不同的取向，原子核磁矩的方向只能在這些磁量子數之間跳躍，而不能平滑的變化，這樣就形成了一系列的能級。這些能級的能量為： E= -γhmB/2π 式中，h是Planck常數（普朗克常數）（6.626x10-34）；m 是磁量子數，取值范圍從-I到+I，即m= -I, -I+1, … I-1, I。 當原子核在外加磁場中接受其他來源的能量輸入后，就會發生能級躍遷，也就是原子核磁矩與外加磁場的夾角會發生變化。根據選擇定則，能級的躍遷只能發生在Δm=±1之間，即在相鄰的兩個能級間躍遷。這種能級躍遷是獲取核磁共振信號的基礎。根據量子力學，躍遷所需要的能量變化： ΔE=γhB/2π 為了讓原子核自旋的進動發生能級躍遷，需要為原子核提供躍遷所需要的能量，這一能量通常是通過外加射頻場來提供的。當外加射頻場的頻率與原子核自旋進動的頻率相同的時候，即入射光子的頻率與Larmor頻率γ相符時，射頻場的能量才能夠有效地被原子核吸收，為能級躍遷提供助力。因此某種特定的原子核，在給定的外加磁場中，只吸收某一特定頻率射頻場提供的能量，這樣就形成了一個核磁共振信號。
核磁共振譜 在強磁場中，原子核發生能級分裂(能級極小：在1.41T磁場中，磁能級差約為25′10-3J)，當吸收外來電磁輻射(10-9-10-10nm,4-900MHz)時，將發生核能級的躍遷----產生所謂NMR現象。射頻輻射─原子核(強磁場下，能級分裂)-----吸收──能級躍遷──NMR，與UV-vis和紅外光譜法類似，NMR也屬于吸收光譜，只是研究的對象是處于強磁場中的原子核對射頻輻 核磁共振譜
射的吸收。 1924年Pauli預言了NMR的基本理論：有些核同時具有自旋和磁量子數，這些核在磁場中會發生分裂；1946年，Harvard大學的Purcel和Stanford大學的Bloch各自首次發現并證實NMR現象，并于1952年分享了Nobel獎；1953年Varian開始商用儀器開發，并于同年做出了第一臺高分辨NMR儀。1956年，Knight發現元素所處的化學環境對NMR信號有影響，而這一影響與物質分子結構有關。 核磁共振現象于1946年由E.M.珀塞耳和F.布洛赫等人發現。核磁共振迅速發展成為測定有機化合物結構的有力工具。目前核磁共振與其他儀器配合，已鑒定了十幾萬種化合物。70年代以來，使用強磁場超導核磁共振儀,大大提高了儀器靈敏度,在生物學領域的應用迅速擴展。脈沖傅里葉變換核磁共振儀使得C、N等的核磁共振得到了廣泛應用。計算機解譜技術使復雜譜圖的分析成為可能。測量固體樣品的高分辨技術則是尚待解決的重大課題。