Pada tabung sinar katoda yang kecil diamati variasi perubahan sinar yang muncul akibat perubahan tekanan dan tegangan. Munculnya diskrit lembut akibat dari tumbukan elektron yang berada dalam tekanan udara tinggi, sehingga memunculkan peluang yang besar untuk terjadi tumbukan, sementara pada sinar dengan penampakan diskrit besar terjadi karena tumbukan elektron di dalam tabung katoda berada pada tekanan rendah, hal ini karena peluang yang kecil untuk terjadi tumbukan.

Prinsip dari percobaan ini adalah saat udara dalam tabung divakumkan dan kedua elektroda dialiri listrik maka akan tampak berkas cahaya berwarna keungu-unguan yang berasal dari katoda. Berkas sinar ini merupakan sinar katoda yang terbentuk akibat adanya elektron yang tereksitasi saat katoda dialiri listrik, elektron bertumbukan dengan atom yang terdapat di dalam tabung yang sudah divakumkan. Hal ini menyebabkan terjadinya perpindahan elektron dari kulit atom satu ke kulit atom lainnya (elektron tereksitasi) secara diskrit sehingga terdapat sinar kolom-kolom (bentuknya).

Sinar kanal secara mendetail dihasilkan dari tahapan berikut yakni ketika sinar katoda menjala dari katoda ke anoda maka sinar katoda ini menumbuk gas hidrogen yang berada didalam tabung sehingga elektron gas hidrogen terlepas dan membentuk ion positif. Ion hidrogen yang bermuatan positif selanjutnya bergerak menuju kutub negatif (katoda) dengan sebagian ion hidrogen lolos dari lubang katoda. Berkas sinar yang bermuatan positif disebut sinar kanal atau sinar positif.

Elektroda terdiri dari anoda dan katoda. Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron dating (terjadinya oksidasi), dan katoda didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel elektrokimia dan reduksi terjadi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda tergantung dari tegangan listrik yang diberikan.

Percobaan menggunakan tabung dimana pompa udara langsung terhubung dengan tabung. Pada tabung, terlihat sinar berwarna ungu yang disebut dengan sinar katoda dan sinar berwarna merah muda yang disebut sinar kanal. Sinar biru disebut sinar katoda, karena berasal dari katoda, berkas sinar terbentuk akibat adanya elektron yang tereksitasi saat katoda dialiri listrik, elektron bertumbukan dengan atom yang terdapat di dalam tabung yang sudah divakumkan. Hal ini menyebabkan terjadinya perpindahan elektron dari kulit atom satu ke kulit atom lainnya (elektron tereksitasi) secara diskrit sehingga terdapat sinar kolom-kolom (bentuknya).