磁场的情况下，原子磁矩都是随机分布的；施加了外部磁场以后，所有原子都会统一朝向，产生磁场。原子核也可以存在净自旋。由于热平衡，通常这些原子核都是随机朝向的。但对于一些特定元素，例如氙-129，一部分核自旋也是可能被极化的，这个状态被叫做超极化，在核磁共振成像中有很重要的应用。
能zh:级;zh-hans:级;zh-hant:级;zh-cn:级;zh-tw:阶;zh-hk:级;zh-sg:级;zh-mo:级;.原子中，电子的势能与它离原子核的距离成反比。测量电子的势能，通