La thermoluminescence est un phénomène physique qui permet la datation d'un certain nombre de matériaux préhistoriques ou archéologiques (poteries, céramique, silex, verre...) à condition qu'ils aient été préalablement chauffés. En effet, les argiles et les roches, d'où sont tirés les matériaux de fabrication, renferment une quantité infime d'éléments radioactifs (uranium, thorium, rubidium, potassium 40) qui dégagent un très faible rayonnement nucléaire. En traversant le réseau cristallin de certains minéraux, ce rayonnement perd une partie de son énergie en créant une ionisation détachant des électrons de leurs atomes parentaux. Certains de ces électrons déplacés peuvent être piégés et séjourner très longtemps dans des imperfections des mailles des cristaux. Plus le temps passe, plus la quantité d'électrons séquestrés augmente. La thermoluminescence s'applique aux cristaux de quartz, de feldspath, de zircon, de calcite... qui ont subi de tels bombardements radioactifs naturels. Ces cristaux, chauffés (par action naturelle ou cuisson humaine) à une forte température (300 à 500 °C) ont leurs pièges vidés par la vibration thermique engendrée, ce qui remet l'horloge à zéro. La datation par thermoluminescence permet de mesurer la dose d'énergie radiogénique accumulée par l’objet depuis sa dernière remise à zéro et donc sa dernière cuisson : en chauffant l'objet à dater en laboratoire, les électrons piégés sont libérés en émettant de la lumière (photons) dont l'intensité est proportionnelle à la quantité d'énergie radiogénique emmagasinée depuis le chauffage précédent. Si le matériau n'avait pas été préalablement soumis à une source de chaleur, la thermoluminescence mesurerait son âge géologique ( = âge des minéraux de la roche dont provient le matériau et non celui de la confection de l'objet).