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具有自旋的原子核各自有不同的自旋特征，在核物理中描述为具有不同的自旋量子数I。原子核的自旋量子数I的取值与原子核的原子序数（电荷数）和质量数有关：
①质量数和电荷数均为偶数的原子核没有自旋现象，其自旋量子数I为零；
②质量数为奇数的原子核有自旋，自旋量子数I为半整数，如¹H、¹³C、¹⁵N、¹⁹F和³¹P的自旋量子数均为I＝1/2。自旋量子数I＝1/2的原子核具有均匀的核电荷分布；
③质量数为偶数而电荷数为奇数的原子核，自旋量子数为正整数（1，2，3，…），如²H和¹⁴N的自旋量子数均为1。自旋量子数I＞1/2的原子核具有不均匀的核电荷分布。各类原子核按自旋特征的分类见表1。

表1 原子核按自旋特征分类