Schattenkreuzröhren dienen der Demonstration der geradlinigen Ausbreitung der Kathodenstrahlen. Bringt man zwischen Kathode und Wand einen Körper, so kann man an der Wand einen der Körperform entsprechenden Schatten erkennen.
Hier wird der charakteristische Unterschied der Kathodenstrahlen zum Licht deutlich. Würde aus der Kathode Licht austreten, so würde der Schatten des Objektes von einem Halbschatten umgeben sein.
Die Kathodenstrahlung tritt also nicht von jedem Punkt der Kathodenoberfläche nach allen Seiten aus, sondern nur in eine Richtung, und zwar senkrecht zur Kathodenoberfläche.