Alcune sostanze, quando sono raggiunte dalla luce ad alta energia e bassa lunghezza d'onda, hanno la proprietà di emettere radiazioni con una lunghezza d'onda maggiore della radiazione eccitante.
Le sostanze che si comportano in questo modo si dice che abbiano una fluorescenza primaria. Tali sono gli organelli, i cromatofori nei batteri fotosintetici, la cellulosa, ecc.
Nelle sostanze che non hanno questa caratteristica è possibile indurre una fluorescenza secondaria colorandole con sostanze fluorescenti dette fluorocromi, composti organici in grado di reagire chimicamente con il substrato senza alterarsi e di avere una fluorescenza osservabile nei siti di localizzazione specifici anche ad una concentrazione minima.

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