Первое темное пространство заполняет примерно половину расстояния между электродами. Тлеющее свечение блекнет, оно перекрывается зеленоватой люминесценцией стекла. Через отверстие в аноде вылетают катодные лучи, вызывающие интенсивную зеленую люминесценцию стенок трубки, на которые они попадают. По степени отклонения этих лучей магнитным полем и по направлению этого отклонения легко убедиться в том, что мы имеем дело именно с катодными лучами.

Для более точной идентификации можно также произвести определение атомного веса частиц этих лучей по их отклонению в магнитном поле. Каналовые лучи состоят преимущественно из роя летящих положительных ионов. Кроме положительных ионов, в каналовых лучах всегда обнаруживаются также отрицательно заряженные и нейтральные атомы и молекулы. Они возникают при перезарядке летящих через газ положительных ионов в результате частых соударений с молекулами газа.

Большая часть общего напряжения лежит на коротком отрезке линий поля в первом темном пространстве. Это напряжение называют катодным падением напряжения. Таким образом, в первом темном пространстве поле очень сильно. Напряжение на всем этом отрезке составляет лишь небольшую долю от катодного падения. Только непосредственно около анода имеет место небольшое "анодное падение". Количественное истолкование явлений очень трудно. В противном случае результаты становятся ошибочными из конечной емкости вольтметра.