El yodo diatómico se encuentra en estado sólido a la temperatura ambiente. Tiene un color grisáceo, de aspecto metálico, con un punto de fusión de 114º C. Tiene una presión de vapor moderada a temperatura ambiente y en un recipiente abierto, sublima lentamente a un vapor de color violeta. En el estado fundamental las moléculas de yodo presentan todos los niveles de energía más bajo ocupados por dos electrones con espines apareados (↑↓) de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli. La molécula diatómica se comporta como un oscilador armónico con una distancia de enlace que oscila sobre una posición de equilibrio (r_o) a una determinada frecuencia. La transición más probable entre dos estados electrónicos, según el principio de Frank-Condon, es aquella donde el solapamiento de las funciones de ondas es máximo. En este caso, la irradiación con luz láser de 532 nm coincide con un salto electrónico entre el estado de vibración más bajo del nivel fundamental y el nivel de vibración v=32 del siguiente estado electrónico excitado. En este estado de más energía la molécula está aún lejos del límite de disociación y se relaja posteriormente hasta el nivel de vibración inferior del primer estado excitado. Desde aquí se produce la emisión de fluorescencia observable con un color amarillo de una frecuencia menor a la radiación de excitación llegando de nuevo al estado fundamental. La regla de selección de espín establece que la transición más probable, es decir, la permitida, es aquella donde no se produce un cambio en el espín de los electrones, es decir, ΔS=0, => +1/2-1/2=0. En cambio, en la fosforescencia (salto electrónico con electrones desapareados) el tránsito no cumple la regla (ΔS=+1/2+1/2=1≠0). Esto significa que tiene menos probabilidad de ocurrir. En este caso el vapor de yodo excitado se desactiva por fluorescencia y no por fosforescencia. En la fluorescencia, si se elimina la fuente de excitación, la emisión deja de ocurrir, a diferencia de la fosforescencia que se mantiene por un tiempo una vez se deja de irradiar.

Por otro lado, la fluorescencia inducida por la radiación de un puntero láser YAG en el vapor de yodo puede ser extinguida (“quenched”) por medio de un tercer cuerpo. La presencia de aire hace que las moléculas de yodo choquen con otras moléculas (O₂, N₂) y se desactiven sin emitir radiación hasta llegar de nuevo al estado fundamental (pierden energía, “se relaja”). En el caso del yodo, la presencia de aire hace que la fluorescencia sea “quencheada” parcialmente. Se requiere una presión alta de un gas monoatómico (argón) para anularla por completo.