Supongamos que un determinado material tiene tres niveles de energía ABC, desde baja energía hasta alta energía, cerca del nivel de energía lleno. Cuando se irradian rayos ultravioleta, un electrón de A puede excitarse a C. En el futuro, este electrón de alta energía se volverá inestable y liberará energía para volver al nivel de energía A. Si C salta primero a B y luego a A, entonces este proceso libera dos fotones a la vez. La energía de estos dos fotones es menor que la de la luz ultravioleta, es decir, la longitud de onda es más larga, por lo que estos dos fotones pueden ser fotones de luz visible.
Así, cuando los rayos ultravioleta inciden sobre este material, se libera luz visible.
Cuando se elimina la luz ultravioleta, la luminiscencia desaparece rápidamente, lo que se denomina fenómeno de resplandor; si después de eliminar la luz ultravioleta, la luminiscencia se debilita y desaparece lentamente, se denomina fenómeno de fluorescencia.
Generalmente, los materiales fluorescentes se mezclan principalmente con una pequeña cantidad de materiales de tierras raras en algunos materiales de matriz. Los materiales de tierras raras son elementos del Grupo IIIB en la tabla periódica de elementos, incluidos Sc, Y, series de lantánidos y series de actínidos.