(Fr.: fluorescence; Du.: Fluoreszenz; Eng.: fluorescence) (naar het mineraal fluoriet, dat het verschijnsel vertoont), het verschijnsel dat bij chemische systemen na absorptie van straling van voldoend hoge emissie van straling van dezelfde of een lagere energie optreedt.
Een molecule dat straling absorbeert en daardoor in een toestand van hogere energie overgaat, kan deze aanslagenergie weer kwijt raken door:
1. omzetting in kinetische energie ten gevolge van botsingen met andere aanwezige moleculen (bijv. van een oplosmiddel) waardoor de energie in warmte wordt omgezet;
2. emissie van licht;
3. het optreden van een fotochemische reactie (zie Fotochemie). Als een molecule in de aangeslagen toestand niet door botsingen binnen de natuurlijke levensduur van de aangeslagen toestand (ca. 10−8 s) de aanslagenergie kwijtraakt en tot de grondtoestand terugkeert, zal het door emissie van straling terugkeren naar de grondtoestand. Aangezien de meeste moleculen bij kamertemperatuur in de laagste vibratietoestand van de grondtoestand van de elektronen verkeren, maar na de emissie van straling veelal hogere vibratieniveaus bezet worden, zal de energie van de geëmitteerde energie gelijk aan of lager dan die van de geabsorbeerde straling zijn. Bovendien kan door de absorptie van straling een molecule wel in een hogere vibratietoestand van de aangeslagen elektronentoestand komen, maar de emissie van straling vindt altijd plaats vanuit het laagste vibratieniveau van de aangeslagen toestand (zie afb.).
Vele verbindingen fluoresceren niet, maar verliezen hun aanslagenergie, bij kamertemperatuur althans, door botsingen met aanwezige vreemde deeltjes; er wordt wel gezegd dat de fluorescentie door deze gedoofd wordt. Temperatuurverlaging bevordert de fluorescentie, daar met toenemende viscositeit de energieoverdracht door botsingen afneemt. Het is mogelijk dat bij lage temperatuur, als de stof vast is, straling van een andere energie wordt uitgezonden. Deze emissie van straling vanuit een andere aangeslagen toestand (T) die energetisch iets lager ligt dan de fluorescerende toestand S, wordt fosforescentie genoemd (zie afb.). De overgang van de S-toestand naar de T-toestand vindt stralingsloos plaats. De fosforescerende toestand, die een triplettoestand is, heeft een veel langere levensduur (soms enkele seconden) dan de fluorescerende singulettoestand.
Dit heeft tot gevolg dat na het beëindigen van de excitatie een fosforescerende stof nog even nalicht, terwijl de fluorescerende straling door de zeer kleine levensduur (ca. 10−8 s) van de singulet aangeslagen toestand direct verdwenen is. Een stof zal bij kamertemperatuur in het algemeen niet kunnen fosforesceren, aangezien daarbij vele botsingen kunnen plaats vinden binnen de betrekkelijk grote natuurlijke levensduur; de stof wordt dus stralingsloos gedesactiveerd. Dit betekent dat de quantumopbrengst Φ. de verhouding tussen het aantal geëmitteerde en geabsorbeerde stralingsquanta, uitermate klein is. Deze grootheid zal maximaal de waarde één kunnen hebben. Daar iedere moleculesoort haar eigen toegestane energieniveaus heeft, zal de energie van de geëmitteerde straling een voor de moleculesoort karakteristieke grootheid zijn.