物體經過較短波長的光照，把能量儲存起來，然后緩慢發出較長波長的光，發出的這種光就叫熒光。物質在吸收入射光的過程中，光子能量傳遞給物質分子。分子被激發，電子從較低能級躍遷到較高能級，形成電子激發態分子。電子的激發態的多重態用2s+1表示，s為自旋角動量量子數的代數和，數值為0或1。分子中同一軌道里所占據的兩個電子必須具有相反的自旋方向，即自旋配對。分子中全部電子都自旋配對，即s=0，該分子處于單重態，用S表示。若分子吸收能量后電子躍遷過程中不發生自旋方向的變化，這時分子處于激發的單重態；若躍遷伴隨自旋方向改變，這時分子具有兩個自旋不配對的電子，即s=1，分子處于激發的三重態，符號T表示。符號S0、S1和S2分別表示分子的基態、第一和第二電子激發單重態，T1和T2則分別表示第一和第二電子激發三重態。下圖為分子的激發與失活過程。

激發態的分子不穩定，可以通過輻射躍遷（熒光、磷光）和非輻射躍遷（振動弛豫、內轉換、外轉換、系間竄越）的失活過程返回基態。熒光是分子從第一激發單重態的最低振動能級躍遷到基態各振動能級時所產生的光子輻射，熒光輻射能比激發能量低，熒光波長大于激發波長。熒光發射時間為10^-9~10^-7s，多為S1→S0躍遷。磷光是分子從第一激發三重態的最低振動能級躍遷到基態各振動能級時所產生的光子輻射，磷光輻射能比熒光輻射能量低，磷光波長大于熒光波長。磷光發射時間為10^-4~10s，多為T1→S0躍遷。