La luminescence est la propriété qu'ont certaines substances à restituer sous forme de photons d'énergie d'origine non thermique une partie de l'énergie absorbée au cours d'une excitation de type divers.
Il s'agit donc de la désactivation d'une molécule excitée vers un état énergétique moins élevé. Il existe une multitude de processus d'excitation pour provoquer la luminescence.
De plus, à chaque type d'excitation correspond une dénomination particulière de la luminescence.

Par exemple, une excitation de type chimique donnera lieu à de la chimiluminescence ou à de la bioluminescence, alors qu'une excitation par échauffement sera caractérisée par de la thermoluminescence.

Principe

Lorsqu'ils sont excités, les atomes ou les molécules absorbent certaines fréquences du rayon incident correspondant aux transitions possibles entre les niveaux d'énergie de l'atome et de la molécule. Autrement dit, suite à cette absorption, les atomes isolés vont atteindre un niveau d'excitation plus élevé, ils seront en sur-excitation. Quand ils retournent (les atomes isolés ou les molécules) dans leurs états fondamentaux (initiaux), cela peut se faire de trois manières :

-> de façon directe, en émettant un photon d'énergie égale à l'énergie absorbée lors de l'excitation. C'est le cas notamment de la bioluminescence. à indirectement, en passant par des nivaux intermédiaires, donc en émettant plusieurs photons d'énergie inférieure à celle de l'excitation initiale.

-> indirectement en passant par un état méta-stable à la suite d'une collision inter-atomique (peu probable). La luminescence est qualifiée de fluorescente ou de phosphorescente selon le fait que le phénomène cesse ou persiste lorsque la source d'excitation est coupée.

Exemple : voici un exemple commun de luminescence suite à une collision inter-atomique (ce moyen de luminescence est assez rare).