陰極線
1870年代までに、英国の物理学者ウィリアム・クルックスをはじめとする研究者は真空管の真空度をさらに向上させ、10 atm以下にすることに成功した。この種の真空管はクルックス管と呼ばれた。ファラデーはクルックス管の陰極近傍に蛍光を発しない暗領域が作られることを初めて発見した。この部分は「陰極暗部」や「ファラデー暗部」、「クルックス暗部」などと呼ばれるようになった。クルックスがさらに真空度を高めると、ファラデー暗部は陰極から陽極まで広がり、管全体が完全に光を発しなくなった。その代わりに陽極側の端で真空管の壁そのものがグロー光を発しはじめた。
このとき、管から空気が排気されていくにつれ、電子が気体原子と衝突するまでに進む平均距離が伸びていったと考えられる。管が完全に暗くなるとき、大部分の電子は陰極から陽極側の管底まで一度も衝突することなく進んでいる。
陰極線(いんきょくせん、英: Cathode ray)とは、真空管の中で観察される電子の流れである。真空に排気されたガラス容器に一対の電極を封入して電圧をかけると、陰極(電源のマイナス端子に接続された電極)の逆側にある容器内壁が発光する。その原因は陰極表面から電子が垂直に撃ち出されることによる。この現象は1869年にドイツの物理学者ヴィルヘルム・ヒットルフによって初めて観察され、1876年にオイゲン・ゴルトシュタインによってKathodenstrahlen(陰極線)と名付けられた。近年では電子線や電子ビームと呼ばれることが多い。
電子が初めて発見されたのは、陰極線を構成する粒子としてであった。1897年、英国の物理学者J・J・トムソンは、陰極線の正体が負電荷を持つ未知の粒子であることを示し、この粒子が後に「電子」と呼ばれるようになった。初期のテレビに用いられていたブラウン管(CRT、cathode ray tubeすなわち「陰極線管」)は、収束させた陰極線を電場や磁場で偏向させることによって像を作っている。
1654年にオットー・フォン・ゲーリケが真空ポンプを発明すると、物理学者たちは希薄空気に高電圧の電気を加える実験に取り組み始めた。1705年には、希薄空気の中では静電発電機によるスパーク(英語版)が大気圧下より長い距離にわたって発生することが判明した。