空心陰極燈的工作原理是：在空心陰極燈的兩電極施加一定的電壓，形成電場(chǎng)。燈內(nèi)充有的惰性氣體，在常溫下總有少數(shù)原子電離為自由電子和正離子，在電場(chǎng)的作用下，它們分別向陽極和陰極加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中與其他原子碰撞，導(dǎo)致原子電離，放出二次電子，使電子、正離子增加，放電現(xiàn)象得到維持，而且，保持放電的工作電壓比起輝電壓低。陰極內(nèi)表面在被轟擊的過程中，因受熱使原子熱蒸發(fā)逸出，對(duì)低熔點(diǎn)易揮發(fā)更加明顯。同時(shí)，具有較大加速運(yùn)動(dòng)的正離子群，轟擊陰極內(nèi)表明，使其原子被濺射出來。被濺射和熱蒸發(fā)出來的陰極內(nèi)表面的原子進(jìn)入空心陰極空問內(nèi)，與放電過程中被加速運(yùn)動(dòng)的正離子、二次電子以及氣體原子之間發(fā)生非彈性碰撞，從而獲得能量被激發(fā)到高能態(tài)。當(dāng)它回到基態(tài)時(shí)，以輻射特征波長的形式，將得到的能量釋放出來。