Pueden llevarse a cabo tres experimentos individuales, como se esbozan en la siguiente figura, correspondiendo a los tres núcleos observados posibles ¹H, ¹³C y ³⁵Cl.

 

Tres pulsos de excitación (E₁, E₂, E₃) se dirigen a la muestra a las frecuencias portadoras apropiadas. E₁ corresponde a la frecuencia de resonancia ¹H, E₂ a la frecuencia ¹³C y E₃ a la frecuencia ³⁵Cl. Asumiendo que los tres isótopos se hayan excitado correctamente, la muestra emitirá señales a tres frecuencias f₁, f₂ y f₃; lo que se registra en tres espectros separados. Si las señales emitidas se muestran en un trazado simple, el usuario puede esperar un espectro de ese tipo en la siguiente figura (tenga en cuenta que las frecuencias de señales ilustradas corresponden a un imán de 11,7 T y que todas las señales se han trazado como singletes ; es decir, picos únicos).

 

Este espectro artificial muestra tres picos correspondientes a tres isótopos. Teniendo en cuenta los números relativos de los tres isótopos, podría esperarse que la intensidad de los picos de cloro, hidrógeno y carbono se hallen en una proporción de 3:1:1. Sin embargo, la  abundancia natural de los tres isótopos debe tenerse también en cuenta, por lo que la proporción es en realidad 227:100:1. El usuario se encontrará con que las tasas de intensidad de los picos establecidos de forma experimental no concuerdan con estos valores. El motivo es que cada isótopo tiene una  sensibilidad inherente a la técnica de la RMN. El ¹H es 63 veces más sensible a RMN que ¹³C. Así, incluso si una muestra contiene el mismo número de núcleos ¹H que ¹³C, la intensidad de las señales ¹H será 63 veces mayor que la de las señales ¹³C.

Con un trazado como el de la figura anterior, se pierde información detallada y resulta imposible determinar una frecuencia de forma precisa. Podría decirse que el espectro muestra una resolución deficiente (la resolución horizontal de un espectro  es una medida de hasta qué punto diferencia el espectro entre dos señales cercanas en frecuencia).

Otra complicación es el enorme rango de escalado vertical. La variación en sensibilidad inherente a la RMN, junto con las variaciones en abundancia natural, a menudo hará que no sea factible llevar a cabo la representación en un único trazado de las señales correspondientes a diferentes isótopos. De hecho, la resolución vertical del espectro será muy deficiente (la resolución vertical, es decir, la relación señal/ruido de un espectro es una medida de sensibilidad).

Si nuestro análisis de cloroformo está resultando bastante complicado es porque estamos intentando comparar las señales de tres núcleos observados diferentes en un único espectro (estamos ignorando en este caso toda restricción de hardware o electrónica). Por lo tanto, en la práctica, los experimentos de RMN se llevan a cabo con un único núcleo observado. Aunque puede excitarse más de un isótopo simultáneamente, usando más de una frecuencia portadora (p. ej. experimentos de desacoplamiento), únicamente llegamos a observar las señales de un único isótopo. Esto simplifica enormemente el análisis del espectro.

Se ha mencionado anteriormente que las variaciones de la frecuencia de resonancia básica debido al entorno atómico local suelen ser relativamente pequeñas. De esa forma, no hallamos grandes rangos espectrales. Es más, la abundancia natural y la sensibilidad inherente serán siempre las mismas para un isótopo. Por tanto, la intensidad relativa de, por ejemplo, dos señales emitidas desde isótopos ¹H en un único espectro dependerá únicamente del número de átomos que contribuyen a la señal. Esto simplifica enormemente el análisis de los espectros para obtener información cuantitativa. Antes de continuar con una descripción más detallada de la RMN, el lector deberá familiarizarse con el concepto de medición de señales en ppm   (partes por millón) respecto a una señal de referencia.