《红外光谱与核磁共振谱》
[理学]红外与核磁
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•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比（峰 面积）可得 质子比。
•在外场作用下，自旋能级的裂分：
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时，才能发生 H1的核磁共振： E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率：射 = 0= H0/2 (1) 固定H0，逐渐改变辐射频率射，进行扫描；
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 （spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生； 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个（不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个）。
红外光谱、核磁和质谱解析方法
红外光谱解析方法1、分子式不饱和度的计算:Ω不饱和度就是分子结构中达到饱和所缺的一价原子的“对”数，N4、N3、N1分别为分子式中四价、三价及一价元素的数目 2、例4：计算黄酮化合物（C16H10O2）的不饱和度分子结构因为双键为9个。
环数为3，所以不饱和度为12。
例1 某无色或淡黄色液体，具有刺激味，沸点为145.5℃，分子式为C8H8，其红外光谱如图14-29，试判断其结构解：（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯环（2）特征区第一强峰1500cm-1粗查：1500~1675cm-1，为νC=C振动区1500cm-1可能为苯环的骨架振动特征峰。
细找：按基团查附录、芳香烃类栏，根据该表所提供的数据找到未知的光谱上取代苯的五种相关峰。
①νФ-H3090、3060及3030cm-1②泛频峰2000-1667cm-1的峰形为单取代峰形③νC=C苯环骨架振动1600、1575、1500及1450cm-1共振环④δф-H1250-1000cm-1出现弱峰⑤γф-H 780及690cm-1（双峰）单取代苯（3）特征区第二强峰1630cm-1粗查：该峰可能起源于νC=C，因苯环已确定，故初步指认为烯烃。
细查：查附录一：（二）烯烃类栏，同样找到烯烃的四种相关峰。
①ν=CH3090、3060及3030cm-1②νC=C1630m-1③δ=CH1430-1290cm-1，出现中强峰④γ=CH990及905cm-1（双峰）落在单取代范围内第二强峰归属：乙烯基单取代。
未知物可能结构，苯乙烯。
4、查标准光谱与Sadtler光谱的81K苯乙烯的光谱完全一致。
结论：未知物为苯乙烯。
核磁共振氢谱的解析核磁共振谱能提供的参数主要是化学位移,原子核的裂分峰数,偶合常数以及各组峰的峰面积积分高度等.一、峰面积与氢核数目的关系（一）峰面积1.概念：在1H-NMR，各吸收峰覆盖的面积。
2.决定因素：峰面积与引起该吸收的氢核数目成正比。
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别解读
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的主要不同有两点：
①照射频率不同，引起的跃迁类型也不同。
紫外可见吸收光谱是分子吸收200～700nm的电磁波，主要是引起价电子（最外层电子）能级发生跃迁。
红外光谱是分子吸收2.5～50um（2500～50000nm）的电磁波，引起分子的振动-转动能级发生跃迁。
核磁共振波谱则是在外磁场下，吸收60cm～300m的电磁波，引起原子核的自旋能级发生跃迁。
②测定方法不同。
紫外和红外等一般光谱是通过测定不同波长下的透光率（T%=出射光强/入射光强）来获得物质的吸收光谱。
这种方法只适用于透过光强度变化较大的能级跃迁。
60cm～300m的电磁波穿透力很弱，故核磁共振无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱，它是通过“共振吸收法”来测定核磁共振信号的。
共振吸收法是指：在一定磁场强度下，原子核在一定频率的电磁波照射下发生自旋能级跃迁时引起核磁矩方向改变进而产生感应电流，通过放大、记录此感应电流便得到核磁共振信号。
依次改变磁场强度（或电磁波的照射频率）使满足不同化学环境核的共振条件，收集共振引起的磁感应信号，经过数学处理，就获得核磁共振波谱图。
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样稿子一：嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这个话题。
你知道吗？这俩方法就像一对双胞胎，都有着独特的魅力和作用。
先来说说核磁共振波谱法吧，它就像一个超级侦探，能深入到物质的内部，把分子结构的秘密一点点给挖出来。
它能告诉我们分子中原子的种类、数量和它们之间的连接方式，是不是很神奇？红外吸收光谱法也不示弱哟！它就像一个敏锐的观察者，通过对不同波长红外线的吸收情况，来判断分子中存在哪些官能团。
比如说，是不是有羟基啦，羰基啦等等。
它们在化学研究、药物研发等领域，那可都是大功臣。
就好像是科学家们的得力，帮助解决一个又一个难题。
不过呢，虽然它们有相似之处，但也有一些小差别哦。
核磁共振波谱法更擅长揭示分子的整体结构，而红外吸收光谱法在确定官能团方面更厉害。
核磁共振波谱法和红外吸收光谱法，这俩家伙虽然不是完全一样，但都为我们探索物质世界的奥秘立下了汗马功劳！怎么样，是不是觉得很有趣呀？稿子二：哈喽呀，朋友们！今天咱们来扯扯“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这回事。
这俩方法呀，就像两朵姐妹花，各有各的美。
先说核磁共振波谱法，它就像个能看透人心的小精灵，能把分子内部的情况摸得透透的。
比如说，能清楚地知道分子里的原子是怎么排列的，它们之间有着怎样的关系。
红外吸收光谱法呢，就像是个眼光独到的时尚达人，一眼就能看出分子身上的“特色装饰”，也就是官能团。
虽然它们有相同点，但也有不一样的地方哟。
就好比一个喜欢安静地研究深层次的问题，一个更擅长快速捕捉表面的特征。
但不管怎么说，核磁共振波谱法和红外吸收光谱法都是科学领域里的宝贝，给我们的生活带来了好多便利和惊喜。
不知道大家听我这么一说，是不是对它们有了更多的了解和喜爱呢？。
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)是一种先进的分析技术，可以提供准确的信息，用于识别、确定和谱系统分析有机化合物和其他大分子物质。
它主要由三大领域的技术组成，分别是红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和高分辨率质谱(HRMS)。
红外光谱(IR)可以用来识别有机分子中的结构信息，即探测不同类型氢键的存在。
它通过将红外线通过样品，然后探测其吸收或发射的信号来确定吸收光谱的特征信息，用来识别、确定和谱系统分析有机分子。
核磁共振(NMR)可以用来探测有机物质中不同原子的存在，从而确定其结构信息。
它通过研究样品中各个原子在磁场中的行为，来推断和确定有机物质的构型。
高分辨率质谱(HRMS)可用于鉴定和确定有机物质的结构和分子量。
它可以通过将分子离子化，然后记录其分子和离子离子的质量(m/z)来确定有机物质的结构信息。
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)的利用可以提高有机物质的分析精度，更有效地鉴定其结构和分子量。
这种技术可以用于多种应用，比如分析药物和食品中的化学成分，研究新化合物的结构和性质等。
综上所述，质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)能够提供准确的信息，用于分析有机物质的结构和分子量，可以应用于多种领域。
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
4 、红外光谱仪和红外光谱图
红外光谱仪组成：光源、单色器、检测器、放大器和记录器 横坐标： 数（） 纵坐标： 度（ A ） 吸收图谱： cm-1 ） 透
过 率 %
上线：波长（） 右側：透过率（ T% ）
波长 λ/μm -1 指纹区（ 1400-400cm ）
下线：波 左侧：吸光 官能团区（ 4000-1400
－ 1
， RCOCl/~1800 cm － 1 ，因氯有强的吸电子诱导效应。
③ 减弱键强度的共轭效应能使吸收向低频移动。如： CH3COCH =CH2 中 C=O 的吸收峰 1720 cm － 1 移至 ~1685 cm － 1 ， C=C 的吸 收峰由 1647 cm － 1 移至 1623 cm － 1 。
波数 /cm-1
二、有机基团的特3000c m－1 O-H 3600~3200 N-H 3500~3100 C-H 3300~2700 三键或累积 双键吸收区 2400 ～ 1950 cm － 1 C=C 2260~2100 C=N 2400~2100 C=Y=Z ~1950 C=X 双键振动 区 1800 ～ 1300 cm － 1 C=O 1800~1650 C=C 1690~1600 芳环 1600 ～ 1 450 C=N 1960~1460 δN-H 1650~150 0 δC-H 1475~130 0 指纹区 C － X 伸缩或弯曲振动 区 1300 ～ 600 c m－1 C-O 1300~1000 C-N 1360~1030 C-C 1200~600 δ=C-H 1000~650
影响化学键和基团特征吸收频率的因素 ① 键的力常数 k 越大，红外吸收频率越大。如：炔键 /2150 cm －
1
， C=C /1650 cm － 1 ， C － C /1200cm － 1 。
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的主要不同有两点：①原理不同紫外可见吸收光谱是分子吸收200～700nm的电磁波，吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁，主要是引起最外层电子能级发生跃迁。
红外光谱是分子吸收2.5～50um（2500～50000nm）的电磁波，吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁。
核磁共振波谱则是在外磁场下，吸收60cm～300m 的电磁波，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁。
②测定方法不同。
紫外和红外等一般光谱是通过测定不同波长下的透光率（T%=出射光强/入射光强）来获得物质的吸收光谱。
这种方法只适用于透过光强度变化较大的能级跃迁。
60cm～300m的电磁波穿透力很弱，故核磁共振无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱，它是通过“共振吸收法”来测定核磁共振信号的。
共振吸收法是指：在一定磁场强度下，原子核在一定频率的电磁波照射下发生自旋能级跃迁时引起核磁矩方向改变进而产生感应电流，通过放大、记录此感应电流便得到核磁共振信号。
依次改变磁场强度（或电磁波的照射频率）使满足不同化学环境核的共振条件，收集共振引起的磁感应信号，经过数学处理，就获得核磁共振波谱图。
③谱图的表示方法不同：紫外谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化。
红外谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化。
核磁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化。
④提供的信息不同：紫外提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息。
红外提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率。
核磁提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息。
核磁共振谱的优缺点：优点：(仪器的灵敏度和分辨率非常高，较容易解析NMR图(随着计算机技术的应用，多脉冲激发的方法的采用及由此产生的二维谱图、多维谱图等许多新技术，是许多复杂化合物的结构测定引刃而解，NMR可以说是化学研究中最有力的武器之一。
第5章 紫外光谱 红外光谱 核磁共振和质谱
N N X
NO2
结论:紫外光谱是检测(1)共轭烯烃;(2)共轭羰基化合物 (3)芳香化合物;(4)顺反异构体构型的有力工具。
5.4.2 红移现象和蓝移现象 5.4.3 增色效应和减色效应
5.5 lmax计算规律
1. 共轭双烯lmax计算规律:
化合物 母体-C=C-C=C- or 双键(参与共轭)(扩展双键) 同环二烯 烷基(R) 环外双键 烷氧基(RO) 烷硫基(RS) 卤素(Cl,Br) lmax(nm) 217(基本值) +30 +36 +5 +5 +6 +30 +5
δ: 7.3
7 6 5 4 PPM 3
H H
H
2
1
0
去屏蔽效应使核磁信号向低场移动。
电子的各向异性效应：去屏蔽效应
例2： CH3CH3
δ:0.86
δ: 5.3
H C H
H感 H
C H
2
PPM
1
0
CH2＝CH2
H0
外加磁场
5 4
δ: 5.3
3 PPM 2 1 0
1HNMR
of CH≡CH
乙炔碳是SP杂化，电负较
如果质子的外层电子密度越大，则屏蔽越大， 质子的信号出现在高场，δ值变小。如果质子 的外层电子密度越小，则受到屏蔽越小，质子 的信号出现在低场，δ值变大。
低场 高场
δ
12
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
δ
5.11.3 化学位移δ的表示
由于分子中氢所处的化学环境不同，显示不 同的吸收峰，峰与峰之间的差距，就称为化 学位移δ （chemical shift)
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《红外光谱与核磁共振谱》《红外光谱与核磁共振谱》【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱（一）红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm)其中：远红外0.75-2.5 mm中红外 2.5-25 mm 4000-400 cm-1近红外25-1000 mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。
波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。
波数= 104/l(mm)。
因此，2.5 mm波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相当于400 cm-1。
1．分子的振动能级引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。
红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。
用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。
2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。
（1）伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。
在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。
伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
（2）弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。
如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。
剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。
以-CH2-：剪式振动、平面摇摆振动、面外摇摆振动、扭曲变形振动3、影响峰数减少的因素（1）红外非活性振动（2）分子结构对称，某些振动频率相同。
（3）强宽峰复盖频率相近的弱而窄的峰。
（4）在红外区域外的峰。
（5）别弱的峰或彼此十分接近的峰（二）红外吸收光谱产生的条件一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0 (r) V1)：DE = E2 - E1 = hn分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(mm)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T %)或吸光度(A)为纵坐标记录。
在红外光的作用下，只有偶极矩(Dm)发生变化的振动，即在振动过程中Dm10时，才会产生红外吸收。
这样的振动称为红外"活性"振动，其吸收带在红外光谱中可见。
在振动过程中，偶极矩不发生改变(Dm＝0)的振动称红外"非活性"振动；这种振动不吸收红外光，在IR 谱中观测不到。
如非极性的同核双原子分子N2，O2等，在振动过程中偶极矩并不发生变化，它们的振动不产生红外吸收诺带。
有些分子既有红外"活性"振动，又有红外"非活性"振动。
如CO2：其对称伸缩振动，Dm = 0，红外"非活性"振动；其反对称伸缩振动，Dm10，红外"活性"振动，2349 cm-1（三）红外吸收的强度T % 愈低，吸光度就愈强，谱带强度就愈大。
根据T ％，谱带强度大致分为：很强吸收带(vs，T ％＜10 )；强吸收带(s，10＜T ％＜40)，中强吸收带(m，40 ＜T ％＜90)，弱吸收带(w，T ％＞90)，宽吸收带用b表示。
稀溶液中测得的红外光谱，其谱带的吸光度(A)可遵守Beer-Lambert定律：A＝acl式中a为吸光系数，l为吸收池的厚度，c为溶液的浓度。
若c用mol浓度表示，则a用e 表示，e为mo1吸光系数。
a或e仅在定量分析时使用。
红外光谱用于结构分析及结构鉴定时，均使用相对强度T ％(或A)，此时所指的强吸收带或弱吸收带是对于整个光谱图的相对强度而言。
（四）红外吸收光谱中常用的几个术语1、基频峰与泛频峰分子振动当作谐振动处理时，其选律为DV ＝±1。
实际上，分子振动为非谐振动，非谐振动的选律不再局限于DV ＝±1，它可以等于任何整数值。
即DV ＝±1，±2，±3。
所以IR谱不仅可以观测到较强的基频带，而且还可以观测到较弱的泛频带。
V。
(r) V1 基频带(n) 较强。
V。
(r) V2 一级泛频带(2n - a) 弱（又称倍频峰）V。
(r) V3 二级泛频带(3n - b) 更弱，难以观测（a、b为非谐振动的修正值，a ＞b，b＞o）2、特征峰与相关峰凡是能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，其对应的频率称为特征频率。
（如NH2的特征峰）一个基团除了有特征峰外，还有其它振动形式的吸收峰，习惯上把这些相互依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰。
（如CH3的相关峰）3、特征区和指纹区特征区：4000-1330 cm-1, 各种官能团的特征频率在这区域.指纹区：1330-667 cm-1, C-X(C,N,O)单键的伸缩振动及各种弯曲振动峰,(相关峰)（五）各类有机化合物红外吸收光谱1、烷烃1）nC-H 2975-2845 cm-1C-CH3：nas 2960 ±15 cm-1(s)，ns 2870 ±15 cm-1(m) C-CH2-C：nas 2926 ±5 cm-1(s)，ns 2850 ±5 cm-1(s) >CH- n 2890 cm-1>CH-的C-H伸缩振动较CH3，CH2的nC-H 谱带弱得多，不特征，通常被CH3，CH2的nC-H 谱带掩盖，无实际鉴定价值。
2）dC-H 1460；1380 cm-1-CH3 d as约1450 cm-1(m)，d s约1380 cm-1(w)。
-CH(CH3)2振动偶合使对称弯曲振动裂分强度相近的两条谱带(约在1380和1370cm-1)，-C(CH3)3振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度差别较大的两条谱带(在1390和1370 cm-1附近)，低频带强度较大。
CH2剪式振动约为1450 cm-1(m)与CH3的d as重叠。
>CH-约为1340 cm-1(w)，不特征。
与不同基团相连的CH3、CH2弯曲振动吸收位置有所不同。
与氧、氮原子相连时，1450 cm-1吸收带无明显变化，1380 cm-1吸收带向高波数位移明显。
与CO，S，Si相连时CH3、CH2弯曲振动均向低波数位移。
与不同基团相连，-CH(CH3)2弯曲振动谱带的形状也不同。
3）nC-C 1250-800 cm-1，不特征。
4）gC-H -（CH2）n 当n 大于或等于4时，722 cm-1有一弱的吸收峰，n变小时吸收疝波数移动，并变弱。
2、烯烃1）nC=C-H 3000 cm-1以上2）nC=C 1670-1620 cm-13）gC=C-H 1000-700 cm-1，借以了解双键取代情况和构型。
3、炔烃1）nCoC-H 3300-3310 cm-12）nCoC 一元取代炔2140-2100 cm-1；二元取代炔2260-2190 cm-1 3）gCoC-H 680-610 cm-1。
4、芳烃1）nAr-H 3080-3010 cm-12）nC=C 四条谱带：1600，1585，1500，1450 cm-13）gAr-H 900-650 cm-1。
识别苯环上取代基位置和数目。
5、卤化物nC-X 随X原子量增加，吸收峰波数降低：C-F：1100-1000 cm-1；C-Cl：750-700 cm-1；C-Br：600-500 cm-1；C-I：500-200 cm-1；例1 （1）CH3CH2CoCH在IR区域内可以有什么吸收？①3300 cm-1 单峰，nCoC-H ②2960-2870 cm-1 双峰，nC-H （CH3）③2930-2850 cm-1 双峰，nC-H（CH2）④2140-2100 cm-1 单峰，nCoC⑤1475-1300 cm-1 dC-H（CH2，CH3）⑥770 cm-1 gC-H（CH2 例2下列化合物的IR光谱特征有何不同？顺-2-丁烯反-2-丁烯丙烯①3040-3010 cm-1 ，nC-H②1680-1620 cm-1 ，nC=C gC-H：A：690 cm-1；B：970 cm-1；C：910 cm-1，990 cm-1；二、核磁共振波谱法核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance NMR)波谱学是近几十年发展的一门新学科。
1945年以F．Block和E．M．Purcell为首的两个研究小组分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号，为此他们荣获1952年Nobe1物理奖。
今天，核磁共振已成为化学、物理、生物、医药等研究领域中必不可少的实验工具，是研究分子结构、构型构象、分子动态等的重要方法。
（一）核磁共振基本原理1、原子核的自旋与原子核的磁矩核磁共振研究的对象是具有磁矩的原子核。
原子核是由质子和中子组成的带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩。
但并非所有同位素的原子核都具有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才具有磁矩。
原子核的自旋运动与自旋量子数I相关。
量子力学和实验均已证明，I与原子核的质量数(A)、核电荷数(Z)有关。
2、核磁共振根据量子力学理论，磁性核（I 1 0）在外加磁场（B0）中的取向不是任意的，而是量子化的，1H：I = 1/2，m＝+1/2，-1/2。
由量子力学的选律可知, 只有Dm = ±1的跃迁才是允许的跃迁。
所以相邻两能级间的能量差为：D E = E(-1/2) - E(+1/2) = g·h/2p·B0上式表明，D E 与外加磁场B0的强度有关，D E随B0场强的增大而增大。
若在与B0垂直的方向上加一个交变场B1(称射频场)，其频率为n1。
当n1 = n0时，自旋核会吸收射频的能量，由低能态跃迁到高能态(核自旋发生倒转)，这种现象称为核磁共振吸收。
（二）弛豫过程当电磁波的能量（hv）等于样品某种能级差DE时，分子可以吸收能量，由低能态跃迁到高能态。
高能态的粒子可以通过自发辐射放出能量，回到低能量，其几率与两能级能量差DE成正比。
一般的吸收光谱，DE较大，自发辐射相当有效，能维持Boltzmann分布。
但在核磁共振波谱中，DE非常小，自发辐射的几率几乎为零。
想要维持NMR信号的检测，必须要有某种过程，这个过程就是弛豫过程。
即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态，重建Boltzmann 分布的过程。