تتعلق فيزياء التصوير بالرنين المغناطيسي بالاعتبارات الفيزيائية الأساسية لتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي والجوانب التكنولوجية لأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي. التصوير بالرنين المغناطيسي هو تقنية تصوير طبية تستخدم في الغالب في علم الأشعة والطب النووي في سبيل الفحص التشريحي والفسيولوجي للجسم، واكتشاف الأمراض التي تشمل الأورام والالتهابات والحالات العصبية مثل السكتة الدماغية واضطرابات العضلات والمفاصل والتشوهات في القلب والأوعية الدموية وغيرها. يمكن حقن مواد التباين في الوريد أو في المفصل لتحسين الصورة وتسهيل التشخيص. على عكس الأشعة المقطعية والأشعة السينية، لا يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي أي إشعاع مؤين، وبالتالي فهو إجراء آمن مناسب للتشخيص عند الأطفال والذين يتطلبون التصوير المتكرر. حاليًا، قد يتمكن المرضى الذين أُجري لهم زرع أشياء معدنية محددة غير حديدية مغنطيسية، مثل زرع قوقعة الأذن أو أجهزة تنظيم ضربات القلب من التصوير بالرنين المغناطيسي على الرغم من آثار المجالات المغناطيسية القوية. لا ينطبق هذا على الأجهزة القديمة، تعطي الشركة المصنعة للجهاز التفاصيل للأخصائيين الطبيين.
هناك أنوية ذرية محددة قادرة على امتصاص طاقة التردد اللاسلكي وبعثها عند وضعها في مجال مغناطيسي خارجي. في التصوير بالرنين المغناطيسي الذي يُجرى لأغراض بحثية أو عملية، غالبًا ما تُستخدم ذرات الهيدروجين لتوليد إشارة تردد راديوي قابلة للكشف تستقبلها مستشعرات على مقربة من التشريح الذي يُجرى فحصه. تتواجد ذرات الهيدروجين بكثرة بشكل طبيعي في البشر والكائنات البيولوجية الأخرى، خاصة في الماء والدهون. ولهذا السبب، تحدد معظم فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي بشكل أساسي موقع الماء والدهون في الجسم. تثير نبضات الموجات الراديوية انتقال طاقة اللف المغزلي النووي، وتحدد تدرجات المجال المغناطيسي موقع الإشارة في المكان. من خلال تغيير بارامترات تسلسل النبضات، قد تنشأ تباينات مختلفة بين الأنسجة بناءً على خصائص الاسترخاء لذرات الهيدروجين فيها.
عندما تكون داخل المجال المغناطيسي (B0) للماسح الضوئي، تصطف خطوط العزم المغناطيسي للبروتونات بصورة متوازية إما في نفس اتجاه المجال أو عكسه. في حين أن كل بروتون فردي لا يمكن أن يكون له سوى اصطفاف من اثنين، يبدو أن مجموعة البروتونات تتصرف وكأنها يمكن أن يكون لها أي اصطفاف. تصطف معظم البروتونات بالتوازي مع B0 لأن هذه حالة طاقة أقل. ثم تُرسل نبضة تردد راديوي، والتي يمكن أن تثير البروتونات المتوازية من محاذاة في نفس الاتجاه إلى محاذاة في عكس الاتجاه، الأخيرة فقط هي ما يتعلق ببقية الحديث. استجابةً للقوة التي تعيدهم إلى وضع التوازن، تخضع البروتونات لحركة دوارة (مبادرة)، مثل عجلة الدوران تحت تأثير الجاذبية. ستعود البروتونات إلى حالة الطاقة المنخفضة من خلال عملية استرخاء الدوران الشبكية. يظهر هذا على شكل تدفق مغناطيسي، ينتج عنه تغيير الجهد في ملفات جهاز الاستقبال لإعطاء الإشارة. يعتمد التردد الذي يرن عنده البروتون أو مجموعة البروتونات في فوكسل على قوة المجال المغناطيسي المحلي حول البروتون أو مجموعة البروتونات، ويتوافق المجال الأقوى مع فرق طاقة أكبر وفوتونات ذات تردد أعلى. من خلال تطبيق مجالات مغناطيسية إضافية (التدرجات) التي تختلف خطيًا في المكان، يمكن تحديد شرائح محددة لتصويرها، ونحصل على صورة عن طريق أخذ تحويل فورييه ثنائي الأبعاد للترددات المكانية للإشارة (فضاء-ك). نظرًا لقوة لورنتز المغناطيسية من B0 على التيار المتدفق في ملفات التدرج، ستحاول ملفات التدرج التحرك لإنتاج أصوات طرق عالية، والتي يحتاج المرضى إلى حماية سمعهم منها.