Model atomu mechaniki kwantowej Dokładniejszego opisu własności magnetycznych atomu dostarczają równanie Pauliego i równanie Diraca, które pokazują, że elektron w atomie posiada oprócz orbitalnego momentu magnetycznego także tzw. własny moment pędu (zwany spinem) oraz związany z nim spinowy moment magnetyczny. (Równania te uogólniają podstawowe równane mechaniki kwantowej – równanie Schrödingera – na przypadek cząstek za spinem, przy czym równanie Diraca spełnia dodatkowo warunek relatywistycznej niezmienniczości, i dlatego jest dokładniejsze niż równanie Pauliego.)
Moment magnetyczny elektronu w oddziaływaniu z zewnętrznym polem magnetycznym przyjmuje jeden z dyskretnych stanów, przy czym rzut orbitalnego momentu magnetycznego elektronu na kierunek pola magnetycznego określa wzór
gdzie: – magneton Bohra, oznacza magnetyczną orbitalną liczbę kwantową.
Rzut spinowego momentu magnetycznego na kierunek pola magnetycznego jest określony wzorem:
gdzie: oznacza magnetyczną spinową liczbę kwantową.
Wielkość nazywana jest stosunkiem żyromagnetycznym. Równanie Diraca przewiduje jego wartość równą Z pomiarów otrzymuje się wartość nieco większą.