Az elektronok is és az atommagok is kis pörgő mágnesekként viselkednek – ezt írjuk le a spin fogalmának segítségével. Sztatikus és oszcilláló mágneses mező megfelelő kombinációjával – az ún. rezonanciafeltétel teljesülése esetén – a spineket energiaelnyelésre kényszeríthetjük. Elektronokra ezt hívjuk elektronspin rezonanciának (ESR), atommagokra pedig mag-mágneses rezonanciának (NMR = nuclear magnetic resonance). Ezen spektroszkópiai módszerek segítségével hihetetlen pontosságú információk nyerhetők egyebek között a jelet adó elektron közvetlen környezetéről, hullámfüggvényének alakjáról, nagy méretű szerves molekulák geometriájáról, vagy akár az emberi agy szerkezetéről.