阴极发光 (CL) 从广义上讲，是材料因电子激发而发光的过程。特别是，当电子光束激发材料中的量子力学跃迁时，会发生非相干 CL 发射，将电子从价带提升到导带。电子可以在这里辐射衰变，发射光子。在块状材料中，激发的电子直接衰变到价带，发射光子。在量子约束结构中，这些能带本身可以量子化，这种离散化在 CL 发射中可见。因此，CL 可呈现这些过程的特征。入射电子和出射光子没有固定的相位关系，发射通常是非极化和各向同性的。这听起来像光致发光 (PL) 或荧光，但这两种过程也有很大区别。材料还可以同时显示 CL 和 PL。

PL 是因光子激发而发光的过程。由于电子质量大，动量更大，CL 发射的选择规则与 PL 的选择规则不同。PL 激发所使用的光源（通常是激光）具有较窄的能量范围，因此可以探测特定跃迁。另一方面，电子激发是宽带，允许用深紫外线到红外线检测。此外，由于电子能量高，有多个可用激发路径，产生具有相应 CL 特征的不同驰豫路径。由于高电子能量，CL 激发过程也比 PL 更有效，允许耦合到材料中的不同中间状态，例如空穴状态。
这两种技术都有助于了解材料特性的宝贵信息。