Флуоресценцията и фосфоресценцията са два механизма, които излъчват светлина или примери за фотолюминесценция. Въпреки това, двата термина не означава едно и също нещо и не се случва по същия начин. Както във флуоресценцията, така и във фосфоресценцията, молекулите поглъщат светлина и излъчват фотони с по-малко енергия (по-дълго дължина на вълната), но флуоресценцията се появява много по-бързо от фосфоресценцията и не променя посоката на въртене на електроните.
Ето как работи фотолюминесценцията и поглед върху процесите на флуоресценция и фосфоресценция, с познати примери за всеки тип светлинно излъчване.
Фотолюминесценцията възниква, когато молекулите абсорбират енергия. Ако светлината предизвиква електронно възбуждане, се наричат молекулите развълнуван. Ако светлината предизвиква вибрационно възбуждане, се наричат молекулите горещ. Молекулите могат да се възбудят чрез поглъщане на различни видове енергия, като физическа енергия (светлина), химическа енергия или механична енергия (например триене или налягане). Поглъщането на светлина или фотони може да доведе до нагряване и възбуждане на молекулите. Когато са възбудени, електроните се повишават до по-високо енергийно ниво. Когато се върнат към по-ниско и по-стабилно енергийно ниво, фотоните се освобождават. Фотоните се възприемат като фотолюминесценция. Двата вида фотолюминесценция и флуоресценция и фосфоресценция.
При флуоресценция, светлината с висока енергия (къса дължина на вълната, високочестотна) се поглъща, като рита електрона във възбудено енергийно състояние. Обикновено погълнатата светлина е вътре ултравиолетовата гама, Процесът на абсорбция протича бързо (за интервал от 10-15 секунди) и не променя посоката на въртене на електрон. Флуоресценцията възниква толкова бързо, че ако изключите светлината, материалът спира да свети.
Цветът (дължина на вълната) на светлината, излъчвана от флуоресценцията, е почти независим от дължината на вълната на падащата светлина. Освен видима светлина се отделя и инфрачервена или инфрачервена светлина. Вибрационното отпускане освобождава ИК светлина около 10-12 секунди след като инцидентното лъчение се абсорбира. Превъзбуждането в състоянието на електронно заземяване излъчва видима и инфрачервена светлина и се появява около 10-9 секунди след поглъщане на енергия. Разликата в дължината на вълната между спектрите на поглъщане и излъчване на флуоресцентни материали се нарича неговата Стокс смяна.
Флуоресцентни светлини и неонови знаци са примери за флуоресценция, както и материали, които светят под черна светлина, но спират да светят, след като ултравиолетовата светлина е изключена. Някои скорпиони ще флуоресцират. Те светят, докато ултравиолетовата светлина осигурява енергия, но екзоскелетът на животното не предпазвайте го много добре от радиацията, така че не трябва да държите черна светлина дълго време, за да видите скорпион светят. Някои корали и гъби са флуоресцентни. Много химикалки за маркиране също са флуоресцентни.
Както при флуоресценцията, фосфоресциращ материал абсорбира високоенергийна светлина (обикновено ултравиолетова), което кара електроните да преминат в състояние с по-висока енергия, но преходът обратно към състояние с по-ниска енергия се случва много по-бавно и посоката на спина на електроните може да бъде да се промени. Може да изглежда, че фосфоресциращите материали светят в продължение на няколко секунди до няколко дни след изключване на светлината. Причината фосфоресценцията да трае по-дълго от флуоресценцията е, защото възбудените електрони скачат на по-високо енергийно ниво, отколкото при флуоресценцията. Електроните имат повече енергия да губят и могат да прекарат време при различни енергийни нива между възбуденото и основното състояние.
Електрон никога не променя посоката си на въртене във флуоресценция, но може да го направи, ако условията са правилни по време на фосфоресценция. Това завъртане може да възникне по време на абсорбиране на енергия или след това. Ако не се получи въртене, се казва, че молекулата е в a състояние на синглет. Ако един електрон претърпи въртене a тройно състояние е формиран. Триплетните състояния имат дълъг живот, тъй като електронът няма да падне до състояние с по-ниска енергия, докато не се върне към първоначалното си състояние. Поради това закъснение изглежда, че фосфоресциращите материали "светят в тъмнината".
Фосфоресциращите материали се използват в мерните прицели, свети в тъмните звездии боя, използвани за направата на звездни стенописи. Елементът фосфор свети в тъмното, но не от фосфоресценцията.