按照核磁共振條件ω=γB₀，在外磁場(chǎng)一定的條件下，核的共振頻率只決定于γ值。同一種核本應(yīng)有相同的共振頻率，但由于原子核周圍有電子云存在，它們對(duì)外磁場(chǎng)有一定的屏蔽作用，使得不同化學(xué)環(huán)境中（有不同的電子云分布）的原子核所感受到的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度有些微小差別，從而引起共振頻率的不同。
　　核外電子云對(duì)外磁場(chǎng)的屏蔽作用可由屏蔽常數(shù)σ描述。在外磁場(chǎng)B₀的作用下，電子云在i 核位置上產(chǎn)生的局域磁場(chǎng)為σ_iB₀，其方向與B₀相反。相應(yīng)地，i 核的核磁共振頻率為

（4）

這種共振頻率對(duì)ω=γB₀的偏離稱為化學(xué)位移。它將引起NMR 譜線的分散，稱為NMR 譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
　　要測(cè)定化學(xué)位移的絕對(duì)值，必須先測(cè)定孤立核的共振頻率，這是不現(xiàn)實(shí)的。實(shí)際上也只需要測(cè)定譜線的相對(duì)化學(xué)位移△
（5）

△與B₀成正比，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，△越大，譜線分得越清楚。電阻測(cè)試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 電磁場(chǎng)測(cè)試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測(cè)試儀
　　為了使在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的NMR 波譜儀上所獲得的同一樣品的圖譜有相同的描述，總是把化學(xué)位移表達(dá)為不依賴于磁場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)值δ
（6）
式中ω_S??樣品譜線的NMR 共振頻率；
　　ω_R??參考物質(zhì)的頻率。通常選用一些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為參考，如，液體¹H 譜和¹³C譜常選用四甲基硅烷（TMS）作為參考物質(zhì)。
　　b ．自旋-自旋偶合

　　由化學(xué)位移起因看，化學(xué)環(huán)境相同的原子核應(yīng)該共振于同一頻率，即在譜圖上呈現(xiàn)為單峰。但當(dāng)儀器的分辨率達(dá)到一定水平后，可以看到這些單峰分裂成為多重峰。究其原因，是由于核與核間有能量偶合。它包括兩核磁矩間的直接偶極相互作用（稱為直接偶合D）及兩個(gè)核磁矩通過(guò)各自周圍的電子云產(chǎn)生的間接偶合（稱為J偶合）。在液體NMR 譜中，由于分子的高速運(yùn)動(dòng)，D 偶合被平均，只能看到J 偶合。
　　自旋-自旋偶合既存在于相同種類的核之間（稱為同核偶合，例如下圖所示的乙基苯的¹H 譜中，CH₃和CH₂基團(tuán)¹H 之間的偶合引起CH₃呈三重峰和CH₂呈四重峰），也存在于不同種類的核之間（稱為異核偶合，例如乙基苯的¹³C 譜中CH₃基團(tuán)中¹H 對(duì)¹³C的偶合引起CH₃呈四重峰。）

　　通過(guò)偶合常數(shù)J，可計(jì)算核間距離，電荷密度等等。
　　c ．弛豫時(shí)間
　　核自旋系統(tǒng)受到外界作用時(shí)，將離開(kāi)其平衡位置而處于非平衡狀態(tài)。外界作用一消失，核自旋系統(tǒng)將自動(dòng)地恢復(fù)到平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為弛豫。
　　弛豫過(guò)程可以分為兩部分：由自旋與晶格或環(huán)境交換能量所引起的弛豫稱為自旋-晶格弛豫過(guò)程，并用自旋-晶格弛豫時(shí)間T_l（亦稱縱向弛豫時(shí)間）來(lái)描述；自旋體系內(nèi)部也有能量偶合，在恢復(fù)過(guò)程中內(nèi)部能量趨于無(wú)規(guī)分布而達(dá)到平衡的過(guò)程稱為自旋-自旋弛豫過(guò)程，用自旋-自旋弛豫進(jìn)間T₂（亦稱橫向弛豫時(shí)間）來(lái)描述。
　　對(duì)于液體T_l≥T₂
　　對(duì)于固體T₁>> T₂
　　利用測(cè)得的弛豫時(shí)間T_l 和T₂，可以幫助圖譜的歸屬，推測(cè)分子的大小，基團(tuán)和鏈節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況，締合和絡(luò)合情況等。