熒光顯微鏡通過適當熒光染色可常直接而方便觀察
熒光染料就是能發出熒光的染料。在吸收可見光和紫外光后，能把
紫外光轉變為波長較長的可見光波并反射出來，呈閃亮的鮮艷色彩。熒
光染料由其本身的吸收(激發)和發光譜來表征。熒光染料吸收高能量(
短波長)的光子后，發射出低能量(長波長)的光子。在傳統的光學顯微
鏡中，光譜是由分子在So和s。兩個量子態的能量差異決定的，譜線的
形狀則依賴于分子的振動狀態。
在熒光染料的分子當中，并不是所有的原子和基團都可以吸收光并
發出熒光。熒光染料之所以能發出熒光是因為它本身含有一種特殊的基
團熒光團。熒光團是分子中的一種功能基團，可以吸收特定波長的能量
并發射出不同波長的熒光。熒光團的吸收光和發射光波長依賴于熒光團
的化學結構和化學環境。從化學角度來講，我們可以通過引入熒光基團
到有機化學物的方法來合成熒光染料。例如熒光抗體是一種熒光素衍生
物，這是一種較為常見的熒光團，可以化學吸附在非熒光分子上從而合
成有廣泛應用的新熒光分子。
很多樣品在顯微鏡下觀察時都是透明的，比如細胞，細胞內部的器
官在顯微鏡下往往是難以觀察到的。另外聚合物樣品經常是沒有顏色的
，當兩個或更多聚合物混合在一起就更難以區分了。為了使它們能在顯
微鏡下被觀察到，往往采用熒光染色的方法，比如說通過適當的熒光染
料對非熒光的生物樣品或是聚合物樣品進行染色使其發出熒光從而便于
觀察。
通過對樣品加入熒光染料為其進行染色的示意圖，這是一種使樣品
發出熒光的非常直接而方便的方法。染色過程更像是染料分子物理吸附
在樣品表面或染料分子和樣品分子之間的相互吸引。在這個過程中樣品
與染料之間同時可能會發生化學反應，如果染料與樣品之間發生了化學
反應，那么染色過程本身僅僅是物理過程而不是永久的染色。
