賽曼效應在1896年被發現，解釋它則必須要用20世紀的量子力學。原子核具有自旋角動量，產生磁矩；當原子核置於強外磁場下，因為磁矩方向不同，產生能階分裂（alpha spin / beta spin），這時若給予一個外加的射頻場（無線電波/雷射），原子核將可以從低能階躍遷到高能階態。當原子核落回低能階時，將發出電磁波訊號，於是可以被儀器偵測到；測得的訊號經過傅立葉轉換後成為可用的圖譜。另外，以氫的NMR光譜為例，因為與其鍵結的原子電負度不同，造成電子雲密度以及屏蔽程度不同，在光譜上呈現的訊號強度也會有所改變，稱為化學位移（chemical shift）。

除了一維光譜外，多維光譜也被應用於NMR圖譜：在2D光譜中，TOCSY被用來測量鍵結關係；而NOESY用於測量距離關係。分別用兩法分析多肽，將TOCSY和NOESY光譜疊合，則可以從光譜指紋區的overlap以及位置關係得知胺基酸的排列順序。

核磁共振儀需要產生強大磁場，由電流磁效應滿足；在一般狀況，因為電阻，將會產生高熱等能量損失，所以NMR使用的是超導磁鐵。維持超導效應需要極低溫，所以液態氮（77°K）與液態氦（4°K）被用來維持中央線圈的低溫。也是因為超導效應，核磁共振儀不需要充電，只需要定期補充液態氮和液態氦就好了。

這堂生物光譜課，使用到了一些較難的物理與化學概念，要實際連結學習，需要比較多的時間。不過至少能對重要的NMR蛋白質解析術有初步的認識，知道PDB上寫的"Solution NMR" 的來由和解析方式。實際看到核磁共振儀和內部的重要構造（雖然是壞掉的/便宜的才敢拿出來把玩），讓我們看見紙上理論如何實際展現、應用。這堂課也暗示了基礎裡化的重要，提醒了我們這方面的尚不足。