De manera general, se llama fluorescencia a toda luminiscencia producida por un material que es capaz de absorber fotones de una determinada longitud de onda e, inmediatamente, emitir nuevos fotones con una longitud de onda diferente, habitualmente mayor a la incidente (es decir, de menor energía). Esta capacidad la tienen algunos de los pigmentos y muchos de los materiales vistos en los apartados anteriores (los minerales, casi todos los semiconductores,..) y puede implicar la emisión de luz visible por un material estimulado con luz no visible (por ejemplo, UV, rayos X, etc.).

En el medio natural existen muchos materiales inorgánicos y orgánicos que son fluorescentes. Entre los inorgánicos, podemos citar gemas, minerales, fibras y otros muchos materiales que producen fluorescencia visible cuando se les somete a radiación ultravioleta (UV) de onda corta, a radiación UV de onda larga y/o a rayos X. Varios tipos de calcita y el ámbar también presentarán fluorescencia sometidos a radiación UV de onda corta. Y, por ejemplo, los rubíes, las esmeraldas y algunos diamantes exhiben fluorescencia roja sometidos a radiación UV, y, también, sometidos a rayos X.

Generalmente el color que exhibe un material fluorescente en la oscuridad no tiene por qué coincidir con el que muestra cuando es iluminado con luz blanca. Ello se debe a la excitación electrónica de niveles o bandas de energía más separadas, lo que da la posibilidad de otros canales de emisión no accesibles en el visible. Así, por ejemplo, el rubí, que es rojo cuando se ilumina con luz natural, pasa a tener una tonalidad rosada cuando fluorece sometido a radiación UV. Del mismo modo, la autunina, que es un mineral de uranio, tiene color amarillo con luz natural y fluorece en un color verde claro (también llamado verde radiactivo).

En cuanto a las sustancias orgánicas, algunos líquidos, como las mezclas de antraceno en benceno o tolueno, emiten fluorescencia bajo la acción de radiación UV o rayos gamma. Por su parte, el petróleo emite luz en un rango de colores que va desde el marrón mate para aceites pesados y alquitrán hasta el amarillento y blanco azulado para los aceites muy livianos y condensados (este hecho se usa para la exploración de petróleo permitiendo identificar pequeñas cantidades de crudo en las perforaciones y en los poros de las muestras).

El mismo mecanismo físico que rige la fluorescencia rige la fosforescencia, con la diferencia de que en la fosforescencia hay un retraso temporal entre la absorción de la luz que estimula el proceso y la emisión de luz de otra longitud de onda. Lo que define a los materiales fosforescentes es el hecho de que continúan emitiendo luz durante un tiempo mucho más prolongado, aún después de que cese el estímulo que la provoca. Conviene recordar, a propósito de esto, que todas las transiciones de los procesos de des-excitación que dan lugar a la emisión de la luz son de carácter aleatorio, es decir, para un fotón nunca se sabe cuándo va tener exactamente ninguna de ellas (para un número muy alto de fotones, sí se puede dar un tiempo característico de emisión). Lo que sí se puede afirmar es que en las sustancias que llamamos fluorescentes la probabilidad de que se produzcan casi todas las des-excitaciones de manera casi inmediata es muy alta, mientras que en las fosforescentes es altamente probable que esas des-excitaciones se vayan produciendo de manera gradual, dando como resultado que la sustancia siga luciendo durante un periodo largo de tiempo.

Diremos para terminar este apartado que la fluorescencia y la fosforescencia poseen numerosas aplicaciones prácticas. Entre los ámbitos de aplicación de la fluorescencia, actualmente el mayor de todos ellos es la producción de lámparas fluorescentes y de LEDs, que, como ya hemos visto, en las últimas décadas vienen sustituyendo a las lámparas incandescentes, sobre todo porque tienen una muchísima mayor eficiencia energética. Cabe citar otras muchas aplicaciones no menos importantes de la fluorescencia, por ejemplo: realización de análisis en mineralogía, estudios de gemología, diseño de sensores químicos (espectroscopia fluorescente), producción de pigmentos y tintas, elaboración de detectores biológicos, etc. En cuanto a la la fosforescencia, se aprovecha en aplicaciones tales como la pintura de señalizadores de diversa índole en la oscuridad (como las manecillas de relojes), de juguetes que también se iluminan en la oscuridad, etc.