Fosforesenssi on eräänlainen valo tai luminesenssi ilman lämpöä. Fosforoiva esine absorboi valon tietyn ajan ja sitten säteilee valoa toisen ajan. Yleisissä kohteissa, kuten herätyskellon osoittimissa, hehkutangoissa, liikennemerkeissä ja tarroissa, on fosforoiva maali tai fosforoiva liuos. Näiden esineiden fosforesenssimateriaali imee ympäröivien valoaaltojen energian ja lähettää valonsäteilyä pimeässä.
Valoluminesenssityypiksi luokitellut pienet molekyylit fosforoivissa materiaaleissa imeytyvät kevyiden fotonien energiaan. Kun molekyylit ovat absorboineet fotonit, ne säteilevät valoa. Säteilevä fosforoiva valo on himmeämpi kuin absorboitu valo ja kestää yleensä vain lyhyen ajan. Tätä valonsäteilyn kestoa ja voimakkuutta kutsutaan hajoamisprosessiksi ja se on tekijä, joka mittaa loisteputken säteilevän valon pituuden ja voimakkuuden. Toisin kuin muut valot, kuten auringonvalo ja hehkulamppu, fosforoiva valo ei tuota lämpöä.
Fosforesenssi sekoitetaan joskus bioluminesenssiin ja fluoresoivaan valoon. Bioluminesenssi on elävien meren olentojen, kuten käpälöiden, kalastajien tai meduusojen, tuottamaa valoa. Tämäntyyppinen luminesenssi syntyy kemiallisella reaktiolla olennon kehossa eikä valon fotonien imeytymisen kautta. Fosforoiva valo eroaa fluoresenssivalosta siinä mielessä, että loisteputki ei jatka valon lähettämistä fotonien absorboinnin jälkeen.
Tutkijat ovat löytäneet kuinka mitata fosforoivan valon absorptio- ja päästöasteita mittaamalla valon päästöjen hajoamisnopeus. Tätä fosforoivan säteilyn tutkimusta kutsutaan fosforesenssispektroskopiaksi. Ranskalainen tiedemies Henri Becquerel löysi radioaktiivisuuden tutkiessaan fosforesenssia vuonna 1896. Kaksi vuotta myöhemmin Marie Curie ja hänen miehensä Pierre eristivät radiumia uraniniitista, fosforoivasta materiaalista, joka hehkuu sinisenä valon puuttuessa.
Varhaiset rannekellot ja herätyskellot oli maalattu radiumilla, joka sisälsi pieniä annoksia radioaktiivisuutta. Näitä tuotteita valmistaneet valitsimet olivat kuitenkin alttiina suuremmille määrille ja kärsivät radioaktiivisista sairauksista ja syövistä. Vuonna 2011 fosforoivia materiaaleja luodaan vähemmän myrkyllisestä tritiumista, sinkkisulfidista ja strontiumaluminaatista. Fosforoivat pigmentit näyttävät tavallisesti vaaleanvihreiltä tai beigeiltä normaalivalossa, mutta säteilevät vihreitä, punaisia ja sinisiä pigmenttejä pimeässä.