Фосфоресценция — это особый тип фотолюминесценции.

В отличие от флуоресцентного, фосфоресцентное вещество излучает поглощённую энергию не сразу. Большее время реэмиссии связано с «запрещёнными» энергетическими переходами в квантовой механике. Поскольку такие переходы наблюдаются реже в обычных материалах, реэмиссия поглощенного излучения проходит с более низкой интенсивностью, и в течение длительного времени (до нескольких часов).
Изучение фосфоресцентных веществ началось примерно со времени открытия радиоактивности (1896 год).
В простейшем случае, фосфоресценция — это процесс, в котором энергия, поглощенная веществом, высвобождается относительно медленно в виде света. В некоторых случаях это механизм, описывающий «светящиеся в темноте» материалы, которые «заряжаются» на свету. В отличие от обычных флюоресцентных ламп, в которых происходят относительно быстрые реакции, фосфоресцирующие материалы «абсорбируют» световую энергию и «хранят» её дольше, а внутриатомные реакции переизлучающие накопленную энергию происходят реже.
В люминесценции различают два вида излучательных переходов возбужденного состояния:
-флуоресценция — излучательный переход возбужденного из синглетного состояния S1 в основное состояние S0.
-фосфоресценция — во время фосфоресценции возбужденный электрон не переходит из S0, а покидает молекулу, вследствие чего происходит конденсация заряда в одном месте и происходит перераспределение электронов, во время которого излучается энергия, длительность 10−3 с, иногда это путают с длительной флуоресценцией, но у них разные механизмы.
Синглет-триплетные переходы имеют квантово-механический запрет, поэтому время жизни возбужденного состояния при фосфоресценции составляет порядка 10^−2 − 10^−4 с, в отличие от флуоресценции, для которой время жизни возбужденного состояния составляет 10^−7 − 10^−8 с.
Некоторые из «светящихся в темноте» материалов светятся не из-за того, что они фосфоресцентны. Например, «светящиеся палочки» светятся за счет хемилюминесцентного процесса, который иногда ошибочно принимают за фосфоресценцию. В хемилюминесценции вещество переходит в возбужденное состояние за счет химической реакции (а не за счет поглощения света как в фосфоресценции). Энергия возбужденного состояния передается затем молекуле красителя, называемого (сенсибилизатором или флюорофором), которая затем флуоресцирует, переходя в основное состояние.
Любопытно, что хорошо известное свечение белого фосфора при контакте с воздухом, давшее название самому явлению фосфоресценции, также является не фосфоресценцией, а хемилюминесценцией, сопровождающей процесс окисления фосфора.
Не следует также путать фосфоресценцию с радиолюминесценцией — свечением люминофора под воздействием радиоактивных изотопов, которые применялись в военной технике прежних лет для нанесения светящегося в темноте покрытия на циферблаты и стрелки часов, шкалы и стрелки приборов и т. п.
Наиболее распространёнными фосфоресцентными материалами являются сульфид цинка и алюминат стронция. Сульфид цинка применялся ещё в 1930-х годах. Сейчас в основном используются пигменты на основе алюмината стронция, поскольку они примерно в 10 раз ярче сульфидно-цинковых и обладают длительностью послесвечения до нескольких часов против примерно получаса у сульфида цинка.
Главная сфера применения фосфоресцентных материалов — изделия для использования в чрезвычайных ситуациях (аварийные указатели выхода, маркировка направления движения и т. д.), продолжающие светиться после отключения электроэнергии. Фосфоресцентные материалы нередко наносят на циферблаты и стрелки часов, шкалы и стрелки приборов, что позволяет считывать их показания в темноте, разумеется, пока накопленная люминофором энергия не иссякнет. Фосфоресцирующие пигменты также иногда применяют для раскраски ёлочных игрушек.
Фосфоресцентный порошок при облучении видимым светом, ультрафиолетовым светом и в полной темноте.