Atom
Percobaan Stern-Gerlach pada tahun 1922 memberikan bukti lebih jauh mengenai sifat-sifat kuantum atom. Ketika seberkas atom perak ditembakkan melalui medan magnet, berkas tersebut terpisah-pisah sesuai dengan arah momentum sudut atom ("spin"). Oleh karena arah spin adalah acak, berkas ini diharapkan menyebar menjadi satu garis. Namun pada kenyataannya berkas ini terbagi menjadi dua bagian, tergantung dari apakah spin atom tersebut berorientasi ke atas ataupun ke bawah.
Resonansi magnet inti
Resonansi magnet inti pertama kali dijelaskan dan diukur pada berkas molekul oleh Isidor Isaac Rabi pada tahun 1938, dengan melanjutkan penelitian Stern–Gerlach, dan pada tahun 1944, Rabi dianugerahi Penghargaan Nobel bidang Fisika atas karyanya. Pada tahun 1946, Felix Bloch dan Edward Mills Purcell memperluas teknik ini untuk digunakan pada cairan dan padatan, yang karenanya mereka meraih Penghargaan Nobel bidang Fisika pada tahun 1952.