1.  Для того чтобы в газе при на­ли­чии элек­три­че­ско­го поля су­ще­ство­вал раз­ряд, то есть шел элек­три­че­ский ток, не­об­хо­ди­мо на­ли­чие в газе за­ря­жен­ных ча­стиц  — ионов и элек­тро­нов.

2.  За­ря­жен­ные ча­сти­цы, уско­ря­ясь в элек­три­че­ском поле и стал­ки­ва­ясь с ней­траль­ны­ми ато­ма­ми газа, могут вы­зы­вать либо их иони­за­цию (отрыв элек­тро­на), либо их воз­буж­де­ние, при ко­то­ром элек­трон пе­ре­хо­дит на более вы­со­кий энер­ге­ти­че­ский уро­вень. Это воз­мож­но в том слу­чае, если за время уско­ре­ния за­ря­жен­ных ча­стиц они при­об­ре­та­ют до­ста­точ­ную для осу­ществ­ле­ния ука­зан­ных про­цес­сов ки­не­ти­че­скую энер­гию.

3.  При об­рат­ных пе­ре­хо­дах в ос­нов­ное со­сто­я­ние воз­буж­ден­ные атомы из­лу­ча­ют кван­ты света, в ре­зуль­та­те чего га­зо­раз­ряд­ные труб­ки све­тят­ся.

4.  Если в какой-⁠то мо­мент атом газа (на­при­мер, во­до­ро­да) в труб­ке был иони­зи­ро­ван и воз­ник­ла пара «про­тон + элек­трон» с оди­на­ко­вы­ми раз­но­имен­ны­ми за­ря­да­ми, рав­ны­ми по мо­ду­лю e, и силь­но от­ли­ча­ю­щи­ми­ся мас­са­ми m, то в элек­три­че­ском поле с на­пря­жен­но­стью E, су­ще­ству­ю­щем в труб­ке при по­да­че на элек­тро­ды вы­со­ко­го на­пря­же­ния U, эти ча­сти­цы уско­ря­ют­ся. При­об­ре­тен­ная ими ки­не­ти­че­ская энер­гия W_к за время t при этом равна ра­бо­те сил F  =  eE элек­три­че­ско­го поля на пути s  =  at²/2, ко­то­рый про­хо­дят ча­сти­цы, дви­га­ясь с уско­ре­ни­ем a  =  F/m:

то есть лег­кие ча­сти­цы (элек­тро­ны) уско­ря­ют­ся быст­рее и при­об­ре­та­ют бóльшую ки­не­ти­че­скую энер­гию, чем тя­же­лые ионы.

5.  По­это­му иони­за­ция и воз­буж­де­ние ато­мов в га­зо­вом раз­ря­де осу­ществ­ля­ют­ся в ос­нов­ном за счет их столк­но­ве­ний с элек­тро­на­ми, то есть «элек­трон­но­го удара», при­чем ки­не­ти­че­ская энер­гия уско­рен­ных элек­тро­нов пре­вы­ша­ет ки­не­ти­че­скую энер­гию про­то­нов (в слу­чае ато­мар­но­го во­до­ро­да) в