分子的各允許躍遷狀態間的發光。如S1→S0單重態間產生的光發射壽命在10-8～10-4秒範圍內。處於激發態的分子若與鄰近分子碰撞，以熱耗散失去部分能量，可回至較低振振動能級；也可通過分子內或分子間的無輻射能量轉移耗散激發能，而回到最低電子激發態，再以輻射方式耗散能量發射熒光，回到基態電子能級的某振動能級。
熒光可以在許多物質，如礦物、油、植物、食物、染料、玻璃、天然與人工晶體以及許多有機、無機化合物中觀察到。此種性質已被用來鑒定各種物質，稱為熒光光譜學。在這種技術中發射的熒光要通過一個單色器，以記錄熒光發射光譜。各種發光的化合物具有不同的熒光光譜。為增強熒光光譜的發光強度，儀器采用大功率的氙弧燈作輻射源，並通過一個單色器，以使待測樣品可用不同波長的輻射來激發，即測定樣品的激發光譜。