Fluorescence viene de fluorita, porque el fenmeno se observ por primera vez en este mineral y es la propiedad de algunas sustancias de emitir luz mientras reciben la excitacin de ciertas radiaciones.
Es la propiedad, presente en distintos materiales, de emitir luz en fro aparentemente de forma espontnea. Forma, junto con la fosforescencia, las dos manifestaciones ms importantes de la fotoluminiscencia. En general, puede considerarse que lo que distingue la fluorescencia de la fosforescencia es que es en esencia un fenmeno independiente de la temperatura y que la duracin media del fenmeno es mucho menor (el tiempo de vida media tpico es del orden de 10 -8s).

Toma el nombre de un compuesto, llamado fluorina, utilizado como material fundente en la industria metalrgica por su capacidad de facilitar la precipitacin de la escoria.

El proceso fsico que da lugar a este fenmeno consiste en la transicin electrnica radiativa, que realizan los tomos de estos elementos al ser irradiados por radiacin electromagntica de una energa concreta, que depende de cada material. Lennard, en 1909, estableci la hiptesis, luego confirmada experimentalmente, de que cada tomo, al ser irradiado con luz de frecuencia n, incrementa su energa una cantidad DE = hn, donde h es la constante de Planck. El tomo pasa entonces a encontrarse en un estado excitado, desde el que realiza transiciones radiativas, y emite a su vez luz de cierta frecuencia, caracterstica del espectro energtico del tomo en cuestin. Estas desexcitaciones no se producen de forma instantnea, sino que la intensidad de la radiacin emitida decae exponencialmente con un tiempo caracterstico, llamado tiempo de vida media, que puede ser del orden de millonsimas de segundo o de das.

La vida media de un estado excitado est relacionada directamente con la probabilidad de que la transicin a otro nivel de energa sea mayor o menor. Cada nivel energtico queda descrito por los nmeros cunticos que los electrones poseen en l. Existen ciertas reglas de seleccin que nos dicen entre qu niveles est o no permitida la transicin radiativa. Uno de ellos nos seala que el espn total del tomo debe permanecer constante. Si, ya sea por colisiones con otros tomos o molculas o por cualquier otra causa, el espn del tomo vara, la transicin energtica se realizar con una probabilidad mucho menor.

La fosforescencia es la propiedad que tienen algunos cuerpos de desprender luz en la oscuridad, sin que se d elevacin apreciable de temperatura: la fosforescencia que a veces tiene la superficie del mar se debe a los organismos que en l habitan.

La fosforescencia es un fenmeno de Fotoluminiscencia, caracterizado por la emisin de luz, durante un lapso de tiempo relativamente largo, despus de haber sido irradiada con luz de cierta frecuencia. Se ha encontrado, experimentalmente, que tanto la intensidad de la radiacin emitida como la duracin del fenmeno dependen de la temperatura, de forma que a menor temperatura la duracin aumenta y la intensidad disminuye. Este comportamiento permite distinguirlo del proceso de la fluorescencia, que esencialmente es independiente de la temperatura.
En ambos casos, la causa del fenmeno consiste en la absorcin de energa por parte de un tomo, modificando su energa y realizando luego una transicin radiativa al estado inicial.
Un tomo o molcula queda cunticamente descrito por un conjunto de niveles discretos de energa, niveles en los que se encuentran ordenados los electrones de acuerdo con el principio de exclusin de Pauli. Se conoce como estado fundamental al estado de menor energa del tomo, que se consigue cuando los electrones ocupan aquellos niveles de energa ms baja. El principio de exclusin de Pauli exige que slo puedan ser ocupados por dos electrones con distinto nmero cuntico de espn. Dado que el espn, cuando el electrn se encuentra confinado en un tomo o molcula o en presencia de un campo magntico, slo puede tomar dos valores, la nica forma de que dos electrones se encuentren en el mismo estado es con espines distintos (antiparalelos). Se dice entonces, de una forma antropomrfica, que los electrones se encuentran apareados.
Al incidir la radiacin en el tomo, los fotones son absorbidos por los electrones, e incrementan su energa de forma que son excitados hacia un nivel de energa mayor. Se puede demostrar que solamente absorbern fotones, cuya energa sea alguno de los valores discretos de los niveles atmicos. Los procesos de luminiscencia consisten en la emisin posterior de fotones por parte de estos electrones excitados, al relajarse a un nivel de energa menor. Al excitarse, los tomos poseern dos niveles a medio llenar. Al tratarse de dos estados energticamente distintos, los espines no tienen por qu obedecer el principio de exclusin de Pauli, y pueden ser paralelos o antiparalelos. Cuando los espines de ambos electrones son antiparalelos, la funcin de onda del sistema se denomina singlete, y cuando son paralelos, triplete. Esta denominacin proviene del desdoblamiento observado en los espectros de lneas que estos niveles de energa sufren en presencia de un campo magntico: el estado singlete no se desdobla, mientras que el triplete lo hace en tres.
Los dos tipos principales de luminiscencia se distinguen en el tipo de estado energtico desde el que realizan la transicin: en la fluorescencia, el estado excitado es singlete, mientras que en la fosforescencia es triplete. Debido a que muchas molculas poseen un estado fundamental singlete, con todos los electrones apareados, la produccin directa de un estado singlete (absorcin de un fotn) est considerada como una transicin permitida por las reglas de seleccin de espn. En cambio, la produccin de estados triplete est prohibida por dichas reglas debido a que el espn total del sistema cambia, lo que tiene como consecuencia que las transiciones singlete-singlete tengan una probabilidad mucho mayor de producirse que las transiciones singlete-triplete, que se refleja en la mayor duracin o vida media de los estados excitados triplete, y con ello la duracin del fenmeno de luminiscencia.