Con riferimento al modello classico, l'atomo è composto da un nucleo di protoni e neutroni e da elettroni che si muovono su orbitali. Protoni ed elettroni hanno carica elettrica opposta (convenzionalmente positiva per i protoni e negativa per gli elettroni).

In condizioni normali, il moto degli elettroni sugli orbitali è tale da neutralizzare la carica elettrica complessiva e l'atomo si presenta elettricamente neutro. Se all'atomo viene fornita energia dall'esterno, per esempio riscaldando il materiale di cui l'atomo fa parte, l'elettrone si porta verso orbitali più esterni (stato eccitato) o addirittura può staccarsi completamente dall'atomo stesso. In questo ultimo caso si generano due particelle (ioni) dotate di carica negativa (elettrone) e positiva (il resto dell'atomo non elettricamente equilibrato). La quota di energia necessaria per staccare un elettrone dall'atomo varia a seconda del tipo di atomo e quindi del materiale considerato (conduttori, semiconduttori, isolanti). Un atomo in stato eccitato può ritornare in uno stato normale liberandosi dell'energia in eccesso mediante la emissione di radiazioni luminose (fotoni).

Questo breve riassunto è una premessa essenziale per comprendere le differenze tra i raggi laser, i raggi elettronici in un tubo catodico e la scarica elettrica di un fulmine.

I raggi laser sono radiazioni luminose la cui lunghezza d'onda è costante e presentano degli spettri luminosi caratterizzati da una linea spettrale dominante (mono-frequenza) che ne determina il colore. Nei raggi laser, le particelle dotate di massa non vengono coinvolte.

Nel tubo catodico, vengono emessi da uno o più catodi (tre per la TV a colori) solo elettroni i quali vengono concentrati in uno o più fasci elettronici (pennelli elettronici) e accelerati da campi elettrici verso lo schermo. Un opportuno sistema di controllo guida il pennello elettronico verso lo schermo dove l'impatto tra pennelli e materiali fluorescenti genera l'immagine visiva. Per ottenere una buona immagine è necessario che il pennello rimanga compatto e non si disperda durante il transito nel tubo catodico. Per questo nel tubo viene creato il vuoto e il tubo stesso è dotato di griglie per la raccolta di ioni positivi. Questi ultimi sono molto più pesanti rispetto agli elettroni e se lasciati liberi, possono essere accelerati nella direzione opposta e generare una emissione secondaria di elettroni al momento dell'impatto con le strutture del tubo catodico stesso, disturbando i pennelli elettronici. Nei tubi catodici, i raggi sono principalmente composti di elettroni liberati dai legami atomici.

Le scariche elettriche dei temporali hanno origine da fenomeni di ionizzazione delle nuvole o della terra dovute all'azione dei venti. Nello scontro tra masse di aria calda e aria fredda si generano dei venti più o meno violenti che agiscono sulle nuvole o sulla terra generando sia ioni positivi che negativi. Le nuvole possono essere assimilate a materiali isolanti. Le cariche elettriche generate rimangono solidali con le nuvole e si spostano con esse. Nel momento in cui nuvole caricate di ioni positivi/negativi si avvicinano troppo ad altre nuvole o parti di territorio caricati con ioni di segno opposto (negativi/positivi), lo strato di aria interposto può non essere più sufficiente a tenere separate le cariche. Ha così origine una scarica elettrica che tende ad equilibrare le cariche delle due sezioni. Si hanno così diversi tipo di fulmine a seconda della concentrazione dei vari tipi di cariche che vengono a contatto. Gli ioni positivi e negativi, non essendo vincolati, si possono muovere nella direzione di minor resistenza verso le cariche di segno opposto. I fulmini sono caratterizzati dal movimento caotico, ma non tanto, sia di ioni positivi che di quelli negativi.

Si può quindi concludere che raggi laser, raggi catodici e fulmini sono fenomeni macroscopici diversi che trovano spiegazione nella struttura atomica della materia.