En fait, la lumière normale excite seulement une petite partie des atomes du matériau. En effet, on s'aperçoit que plus on a éclairé les atomes avec une lumière intense, plus leur émission est ensuite intense, donc en fait, plus grand est le nombre d'atomes qu'on a réussi à exciter.
Comme dans le cas de la fluorescence, il faut pour pouvoir exciter les atomes, les éclairer avec de la lumière d'assez grande énergie. Comme la fluorescence, les atomes phosphorescents "récupèrent" l'énergie des fréquences plus grandes que la lumière qu'ils émettent. Une lumière de grande fréquence excite en effet particulièrement les électrons, et les fait monter "plus haut" que l'orbitale correspondant à la transition "lente" qui produit la phosphorescence. Puis, les électrons se désexcitent, mais pas complètement. A force de chocs entre atomes, ils se désexcitent tout doucement, et atterrissent en douceur sur l'orbitale qui produit la phosphorescence. La transition entre cette orbitale et l'état fondamental de l'électron se fera lentement, avec émission de lumière, cette fois. C'est la phosphorescence.