הסיבה לכך שמבהירים אופטיים יכולים להשיג שיפורים משמעותיים בלובן ובבהירות בתחומים תעשייתיים רבים נעוצה בבסיס הפונקציונלי הייחודי שלהם-המרוכז בתהליכי פוטופיזיקה מולקולרית. על ידי שליטה מדויקת בבליעה -מחדש של האור, הם מתקנים את פגמי ההחזר של חומרים בספקטרום הנראה, ובכך משיגים את הביצועים הפיזיים שלהם. בסיס פונקציונלי זה משלב את עקרונות הפוטוכימיה האורגנית, ספקטרוסקופיה מולקולרית ומדעי החומרים, ויוצר קישור יציב מהשפעות מיקרוסקופיות לתוצאות מקרוסקופיות.
החוליה הראשונה בבסיס הפונקציונלי הזה היא בליעה סלקטיבית של אור אולטרה סגול. מולקולות מבהיר אופטי מכילות בדרך כלל מערכות מצומדות ארומטיות. למבנים אלו יש רמות אנרגיית מעבר אלקטרוניות התואמות לאור אולטרה סגול (אורך גל כ-300-400 ננומטר). כאשר המולקולה מתרגשת באור אולטרה סגול, אלקטרונים π עוברים ממצב הקרקע למצב הנרגש, ומשיגים לכידת אנרגיית האור ברצועת אורך גל ספציפית. הספציפיות הזו של ספיגה היא תנאי מוקדם להמרת אור לאחר מכן, ומבטיחה שהחומר המבהיר יפעיל את תפקידו רק תחת רכיבים אולטרה סגולים של מקורות אור טבעיים או מלאכותיים, מבלי להפריע לתכונות האופטיות המקוריות של החומר באזורים ספקטרליים אחרים. התהליך שלאחר מכן כרוך בהמרה ופליטת הקרינה. אלקטרונים נרגשים, לאחר הרפיה רטט חזרה לרמות אנרגיית רטט נמוכות יותר, חוזרים למצב הקרקע באמצעות מעברי קרינה, ובו זמנית משחררים אור נראה כחול-נמוך באנרגיה -(אורך גל כ-400-500 ננומטר). תהליך זה הופך אור אולטרה סגול בלתי נראה לאור בגוון קריר גלוי-, אשר מונח על הספקטרום הרפלקטיבי של החומר עצמו. מכיוון שלרוב החומרים הלבנים או הבהירים אין באופן טבעי רפלקטיביות מספקת באזור הכחול-סגול, הם נוטים להיראות מעט צהובים או אפרוריים. הפליטה המשלימה של חומרי הלבנה מנטרלת במדויק את שינוי הצבע הזה, משפרת משמעותית את הלובן החזותי ואף חורגת מהגבולות הניתנים להשגה רק באמצעות פיזור פיזי.
הקשיחות והמישוריות של המבנה המולקולרי חיוניים להבטחת ביצוע יעיל של תהליך זה. מערכות π מצומדות רציפות ותצורות נוקשות המגבילות סיבוב תוך מולקולרי מפחיתות אובדן אנרגיה לא-קרינה ומגבירות את התפוקה הקוונטית של הקרינה; בעוד ששינויי תחליפים מתאימים יכולים להתאים את המסיסות ואת תאימות המצע, ולייעל את ההתאמה של אורכי גל ספיגה ופליטות באמצעות אפקטים אלקטרוניים. יתר על כן, העיצוב המבני היציב של האור- והחום-יכול לעכב את הפירוק הפוטואלי והפירוק התרמי, ולשמור על יעילות-לטווח ארוך. זה מניח בסיס פיזיקוכימי ליישום של מבהירים אופטיים בתנאים קשים.
מנקודת מבט פונקציונלית הוליסטית, מבהירים אופטיים אינם רק צבעים או חומרי מיסוך. במקום זאת, בהתבסס על הבנה עמוקה של האינטראקציה בין אור לחומר, הם משתמשים במנגנוני המרת אור ברמה-מולקולרית כדי "לפצות באופן אופטי" על המידע החזותי של חומרים. נתיב זה, המשתמש בעקרונות פיזיקה חזותית מיקרוסקופית כדי לתמוך בשיפור אסתטי מקרוסקופי, משיג השפעות הלבנה יעילות, ניתנות לשליטה ו-מתמשכות מבלי לפגוע בביצועי המצע. הוא גם מספק בסיס תיאורטי ומעשי אמין לעיצוב פונקציונלי חוצה תעשיות.