Чтобы при возбуждении атомов водорода образовывались три спектральные линии, необходимо, чтобы электроны бомбардировщиков имели достаточно высокую энергию для переходов между уровнями.

Водород имеет несколько спектральных линий, образующихся в результате переходов между энергетическими уровнями. Для получения трех спектральных линий часто рассматриваются переходы ведущие к основным уровням (наиболее заметные линии соответственно относятся к переходам n=3 → n=2, n=2 → n=1 и n=3 → n=1).

Первый переход: n=3 → n=2 (центральная линия в серии Бальмера).Второй переход: n=3 → n=1 (зависит от уровня энергии, но соответствует ультрафиолетовой области).Третий переход: n=2 → n=1 (в данном случае это также Бальмер, но с меньшей энергией).

Для того чтобы электроны возбуждали атомы водорода, их энергия должна превышать значение разности уровней, то есть:

Для перехода n=3 в n=2: разница энергий составляет около 1.89 эВ.Для перехода n=3 в n=1: разница составляет примерно 12.09 эВ.Для перехода n=2 в n=1: разница равна 10.20 эВ.

Таким образом, чтобы наблюдать три из этих спектральных линий, энергия бомбардирующих электронов должна находиться в пределах:

[ 10.20 \, \text{эВ} < E < 12.09 \, \text{эВ}. ]

В этом диапазоне возможно возбуждение атомов водорода по вышеописанным переходам, что и позволит уловить исчезновение трех спектральных линий.