Von besonderem Interesse sind die Fälle, in denen das abgegebene Photon eine andere Frequenz hat als die Photonen des bestrahlenden Lichts. Dies kann auftreten, wenn das Atom über eine Zwischenstufe zum Grundzustand zurückkehrt. Da die ursprünglich gewonnene Energie dann in mehreren Teilen abgegeben wird, hat jedes abgegebene Photon weniger Energie, also eine niedrigere Frequenz als das aufgenommene Photon.
Wenn der Vorgang der Lumineszenz sehr rasch abläuft, also in einer Zeit, die kurz ist im Vergleich zur Lebensdauer des angeregten Zustands, heißt er Fluoreszenz (oder Photolumineszenz).
Von der Fluoreszenz wird z.B. beim Theater (fluoreszierende Farben) und bei der Leuchtstofflampe Gebrauch gemacht, es wird aus UV-Licht sichtbares Licht gewonnen. Auf gleiche Weise kann ein Teil des Lichtes einer blauen Leuchtdiode in z.B. gelbes Licht umgewandelt werden (weiße LED).