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我們知道，原子能級在磁場中會發生劈裂，為辨認和了解這些磁支能級，卡斯特勒（右圖）等人發現和發展了雙共振方法——即使原子的光學頻率的共振和射頻電磁波（赫茲波）的磁共振同時發生的方法。對於原子激發態的磁支能級之間的磁共振，由於激發態的粒子數非常少，不可能直接觀察到。當用一束極化的光來使原子激發時，並不是激發態的所有磁支能級都能得到相等數目的粒子，而且這些磁支能級之間的輻射躍遷也不是各向同性的，在某個特定方向的輻射將是部分偏振的。此時，若再施加一個射頻場，引起磁支能級之間的輻射躍遷，那么通過研究重新發射的光就可以探測激發態中磁支能級的射頻躍遷。對於原子基態的能級之間的共振，因信號非常微弱，難於直接觀察，當用一束極化的光照射時，只有其中一個磁支能級吸收光躍遷到激發態，然後激發態又會自發輻射回到基態，這樣就增加了基態各磁支能級之間的布居數，極大地增強了磁支能級之間的磁共振信號。卡斯特勒的方法大大增加了探測磁共振信號的靈敏度，使人們多了一個研究原子能級結構的精密手段，而且從他的工作中已經產生了有價值的實用儀器，例如，在一萬年中誤差僅為一秒的原子鐘和能夠測量像地球周圍磁場那樣弱的磁場的磁強計。
