In diesem Versuch wird das Phänomen der Elektronenspinresonanz (ESR) demonstriert, also das resonante Umklappen ungepaarter Elektronenspins in einem homogenen Magnetfeld.
Die ESR wird zur Analyse paramagnetischer Stoffe angewendet, bei welchen Bahndrehimpulse und Spins der Elektronen zu einem von Null verschiedenen Gesamtdrehimpuls koppeln. Im einfachsten Fall eines ungepaarten Elektrons mit Spin s = 1/2 und magnetischen Komponenten m_s = +/- 1/2 kommt es in einem externen statischen Magnetfeld B₀ zu einer Aufspaltung der Grundzustandsenergie in zwei Niveaus (Zeeman-Effekt), je nachdem, ob der Spin parallel oder anti-parallel zum Magnetfeld steht. Die Energieaufspaltung beträgt ΔE = g_e·μ_B·B₀, wobei μ_B = 9.274·10^-24J/T das Bohrsche Magneton ist und g_e = 2.002322 der g-Faktor des Elektrons. Durch elektromagnetische Strahlung passender Frequenz, also mit ΔE = hν, können Übergänge zwischen den Niveaus induziert werden. In der Praxis wird meist die Frequenz im Mikrowellenbereich festgehalten und die Stärke des Magnetfelds variiert. Im Resonanzfall absorbiert die Probe Energie aus der Strahlung, d.h. man beobachtet Resonanzabsorption. Aus der Lage der Absorptionslinie kann der g-Faktor bestimmt werden. Im Detail müssen lokale elektrische und magnetische Felder, Wechselwirkung mit dem Kernspin (Hyperfeinstruktur) und andere Effekte berücksichtigt werden.