Фосфоресценция – люминесценция более длительная, чем флуоресценция (граница условна). Фосфоресценция может продолжаться после прекращения возбуждения от нескольких микросекунд до нескольких суток. Наблюдается у кристаллов фосфоров, органических люминофоров и жидкостей. Происходит при квантовых переходах из электронных метастабильных состояний в нормальное.

Фосфоресценция кристаллофосфоров возникает при рекомбинации электронов и дырок, разделённых во время возбуждения. Затягивание послесвечения в этом случае связано с захватом электронов и дырок ловушками, из которых они могут освободиться, лишь получив дополнительную энергию, определяемую глубиной ловушки. Фосфоресценция сложных органических молекул связана с пребыванием молекул в метастабильном состоянии, вероятность перехода из которого в основное состояние мала.

Яркость Фосфоресценции органических молекул уменьшается со временем обычно по экспоненциальному закону. Закон затухания фосфоресценции кристаллофосфоров сложен, в ряде случаев он приближённо описывается формулой Беккереля:

где t – время;
a,c – постоянные;
B₀ – начальная яркость.
Сложность закона обусловлена наличием в кристаллофосфорах ловушек разных сортов. Повышение температуры кристаллофосфоров, как правило, ускоряет затухание.
От интенсивности возбуждения затухание фосфоресценции зависит только в случае рекомбинационной люминесценции. Например, начальные стадии фосфоресценции кристаллофосфоров резко ускоряются при увеличении интенсивности возбуждения. На поздних стадиях яркость фосфоресценции мало зависит от интенсивности возбуждения (асимптотическое свойство кривых затухания). На фосфоресценцию кристаллофосфоров влияет также освещение инфракрасным светом и включение электрического поля.
 

Для измерений кинетики затухания фосфоресценции требуются импульсы света с длительностью 10~13с и более. Получение таких импульсов с достаточно коротким фронтом не представляет особых трудностей и может быть обеспечено при помощи различных механических затворов, заслонок, вращающихся дисков или цилиндров с отверстиями при использовании обычных стационарных источников света. Существует множество конструкций фосфорометров, использующих принцип механического прерывания света.
Для измерения в миллисекундном диапазоне (фосфоресценция) используют механические стробирующие устройства, например систему из двух дисков с прорезями, вращающихся с немного различающимися скоростями. Вариантом стробирующего устройства с визуальной или фотографической регистрацией служит первый фосфороскоп Вуда.
Разновидностью метода стробирования является и используемый иногда метод определения времени затухания фосфоресценции по зависимости регистрируемой интенсивности фосфоресценции от скорости вращения цилиндра с прорезями в стандартном фосфориметре.
 

Влияние природы электронного перехода на время жизни триплетных состояний можно наблюдать, изучая кинетику затухания фосфоресценции, например, следующих соединений: нафталина, октадейтеронафталина, хинолина, бензофенона. Для этого готовят 10~2 М растворы указанных соединений (особое внимание необходимо уделять чистоте препаратов) в толуоле. Кинетику затухания фосфоресценции измеряют в кварцевых ампулах диаметром 4–5 мм, замораживая их жидким азотом в кварцевом сосуде Дьюара. Длина волны возбуждающего света для нафталина и хинолина 313 нм, для бензофенона 365 нм. Определяют константы скорости затухания.
Количественное исследование процесса комплексообразования и их влияние на интеркомбинационную конверсию может быть проведено на примере кинетики затухания фосфоресценции бензола или гексадейтеробензола в присутствии бромида или иодида лития в замороженных растворах. Приготовляют 10^-2 М раствор бензола в этаноле и такие же растворы с добавкой 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 моль/л бромида или иодида лития. Исследуют кинетику фосфоресценции при 77 К. По полученным данным строят график в координатах lgk–t. Затем проводят разделение кинетической .кривой на две экспоненты, где k – константа скорости затухания фосфоресценции в отсутствие тушителя; k' – константа скорости затухания фосфоресценции комплекса бензола с анионом галогена.
Триплетное состояние характеризуется двумя электронами с параллельными спинами, следовательно, оно парамагнитно. Парамагнитная восприимчивость была обнаружена при облучении катиона флуоресцеина в стеклообразной борной кислоте, кроме того, для трифенилена было показано, что законы затухания фосфоресценции и парамагнитной восприимчивости идентичны, т.е. парамагнитное состояние является фосфоресцентным. Во внешнем магнитном поле триплетный уровень расщепляется на три составляющих уровня.