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  電子依照泡利不相容原理(Pauli Exclusion Principle)排布在分子軌道上,當分子吸收入射光的能量後,其中的電子從基態formula_2(通常為自旋單重態)躍遷至具有相同自旋多重度的激發態formula_3。處於激發態formula_3的電子可以通過各種不同的途徑釋放其能量回到基態。比如電子可以從formula_3經由非常快的(短於formula_6秒)內轉換過程無輻射躍遷至能量稍低並具有相同自旋多重度的激發態formula_7,然後從formula_7經由系間跨越(intersystem crossing)過程無輻射躍遷至能量較低且具有不同自旋多重度的激發態formula_9(通常為自旋三重態,self-triplet excited state),再經由內轉換過程無輻射躍遷至激發態formula_10,然後以發光的方式釋放出能量而回到基態formula_2。由於激發態formula_10和基態formula_2具有不同的自旋多重度,雖然這一躍遷過程在熱力學上有利,可是它是被躍遷選擇規則禁戒的,從而需要很長的時間(從formula_14秒到數分鐘乃至數小時不等)來完成這個過程;當停止入射光後,物質中還有相當數量的電子繼續保持在亞穩態formula_10上並持續發光直到所有的電子回到基態。

  那裡formula_17是自旋單重態,formula_18是自旋三重態,*表示激發態,"h" 是普朗克常數。
磷光是一種緩慢發光的光致發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)照射,吸收光能後進入激發態(通常具有和基態不同的自旋多重度),然後緩慢地退激發併發出比入射光的的波長長的出射光,而且與熒光過程不同,當入射光停止後,發光現象持續存在,其衰退時間大於formula_1秒。發出磷光的退激發過程是被量子力學的躍遷選擇規則禁戒的,因此這個過程很緩慢。