大量的實驗表明，加熱過後的金屬絲是會發射出電子的，而發射出的電子在熒光屏上面就會留下印記，因此，通過觀察熒光屏上的波形圖，就能确定電壓變化的情況，從而控制額定電壓的大小。這隻是簡單的介紹了示波管的工作原理，要想深入的了解示波管的工作原理，就必須得從帶電粒子在電場中的運動來加以說明了。

例如：在真空中水平放置着一對金屬闆Y和Y'，兩個金屬闆的長度L=6cm， 兩個金屬闆間的距離為d=2cm。在兩闆間加上電壓U=200V，假如兩闆間的距離足夠小，且加上的電壓不能擊穿金屬闆，那麼金屬闆間的電場就為勻強電場，其大小E=U/d。現有一個電子以初速度V=3.0×10^7m/s射入勻強電場中，電子受到豎直方向上的電場力F=Eq，電子被加速後最終會射出金屬闆。求電子射出電場是的偏轉位移S？

電子的電荷量等于元電荷的電荷量等于1.6×10^-19C，電子的質量m=0.91×10^-30Kg。當電子以初速度V射入電場中後，電子在豎直方向上就會受到向上的電場力的作用，從而使電子的運動軌迹發生偏轉。實際上，電子以初速度V射入電場中後，電子的運動軌迹就類似于平抛運動。

電子在水平方向上不受力的作用，故而電子在水平方向上的運動為勻速直線運動，設電子在電場中運動的時間為t，那麼t=L/V（1）。而電子在豎直方向上隻受到了電場力的作用，由于電子的質量很小，故而可以忽略其重力。此時假設電子在豎直方向的加速度為a，則有a=F/m=Eq/m=qU/md（2）。

根據運動學的規律可知，偏轉位移S=1/2×at² Vt，由于豎直方向的初速為零，故而S=1/2at²（3）。現在聯立（1）（2）（3）式可得S=qL²U/2mV²d，解得S=0.36m。當繼續給金屬絲加熱，所有射出的電子都會沿着這條路徑發生偏移。如果現在改變加在極闆間的電壓，由原來的直流電壓變為交流電壓後，加熱金屬絲射出的電子的軌迹又是怎麼樣的呢？

我們知道，交流電電壓随時間變化的規律為正弦波變化規律，也就是說，交流電的電壓存在着電壓峰值，而家用交流電的額定電壓就是交流電的峰值電壓乘以√2得出來的。交流電按正弦規律變化時，就有u=Usinωt的變化規律，那麼偏移量s=Ssinωt，其中大寫的U為交流電的電壓最大值，大寫的S為電子在交流電中的最大偏移量，這就得出了，打在熒光屏上的亮斑在做簡諧運動，故而亮斑的波形也為正弦波。

這樣，人們就把看不見的電壓轉化成了看得見的波形圖了，通過對熒光屏上的波形圖的研究，就可以得出加在極闆間交流電的電壓規律了。而示波器就是根據這個原理制作出來的。