La fluorescence
L'état d'excitation d'une molécule n'est pas stable et les électrons qui se trouvent dans les niveaux d'excitation redescendent rapidement à l'état fondamental. Ce mouvement s'accompagne de la restitution de la majeure partie de l'énergie absorbée sous forme de fluorescence et/ou de chaleur. Nous devons nous attendre à trouver dans le spectre d'émission de fluorescence deux bandes reflétant les transitions électroniques entre les deux états d'excitation et l'état fondamental. Le spectre d'émission de fluorescence de la chlorophylle est présenté dans la figure 20b. L'observation du spectre de fluorescence de la chlorophylle ne présente pourtant qu'une seule bande avec un maximum à 688 nm (trait interrompu dans le panneau b). De manière évidente, cette longueur d'onde est proche et est associée à une valeur moindre d'énergie que l'énergie absorbée. Par ailleurs, que se passe-t-il pour les électrons se trouvant dans le second état d'excitation et qui retournent à l'état fondamental? Pour comprendre ces deux phénomènes, il faut d'abord savoir que les électrons qui ont été excités dans le second état d'excitation ne peuvent retourner à l'état fondamental qu'en passant par le premier état d'excitation. L'énergie correspondant à la transition entre ces deux états d'excitation sous forme de chaleur. Ceci implique que la restitution de l'énergie sous forme de fluorescence ne peut se dérouler qu'à partir du premier état d'excitation. Le spectre d'émission de la fluorescence de la chlorophylle ne présente donc qu'une seule bande. La mesure précise de la position du maximum d'émission de fluorescence révèle qu'il est situé à 668 nm, cette longueur d'onde étant plus importante que celle du maximum d'absorbance (663 nm - voir le paragraphe précédent et la figure 20). Ce décalage vers les grandes longueurs d'onde est appelé le déplacement de Stokes. Il correspond à l'énergie qui est dissipée sous forme de chaleur à l'intérieur du premier niveau d'excitation.
Les molécules de caroténoïdes n'émettent qu'une fluorescence très faible et dissipent l'essentiel de l'énergie absorbée sous forme chaleur.