Một số thứ phát sáng dưới ánh sáng đen bao gồm giấy trắng, nước bổ, dầu hỏa, chất diệp lục, tiền, tem bưu chính, sứa và một số khoáng chất. Những chất này phát sáng vì chúng hấp thụ tia cực tím ánh sáng do đèn đen phát ra và sau đó phát lại.
Đèn đen hoạt động dựa trên đặc tính của huỳnh quang, có nghĩa là các vật thể hấp thụ ánh sáng có năng lượng cao hơn và phát ra ánh sáng có năng lượng thấp hơn. Trong khi tia cực tím mà ánh sáng màu đen phát ra không thể nhìn thấy bằng mắt người, nó vẫn bị hấp thụ bởi các vật thể ở gần nguồn sáng và sau đó phản xạ qua chúng. Con người thường nhìn thấy ánh sáng có dải từ đỏ đến xanh lam. Cả tia hồng ngoại và tia cực tím đều không thể được phát hiện bằng cách nhìn trực tiếp vào chúng. Tuy nhiên, một số hóa chất, vật liệu và các vật thể khác hấp thụ tia cực tím tốt hơn những vật thể khác, khiến chúng có vẻ phát sáng dưới ánh sáng đen.
Hiệu ứng chính của huỳnh quang cũng được sử dụng trong khoa học. Các nhà điều tra hiện trường vụ án sử dụng ánh sáng huỳnh quang để điều tra các vụ tai nạn xe hơi và các tội phạm khác nhằm tìm ra bằng chứng không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Vì chất chống đông phát sáng dưới ánh đèn đen, các nhà điều tra có thể sử dụng chất chống đông bị rò rỉ để theo dõi chuyển động của một chiếc ô tô trên đường. Các nhà khoa học cũng sử dụng ánh sáng huỳnh quang để nghiên cứu các sinh vật và tế bào.
