Het kathodestraalbuisexperiment leverde het eerste bewijs van kathodestralen, die later werden geïdentificeerd als elektronen. Het experiment werd in 1875 uitgevoerd door de Britse natuurkundige Sir William Crookes. Hij gebruikte een glazen buis met aan het ene uiteinde een kathode (negatieve elektrode) en aan het andere uiteinde een anode (positieve elektrode). Wanneer een hoge spanning op de buis werd aangelegd, werd een stroom elektronen uit de kathode geëmitteerd en naar de anode gereisd. Deze elektronen werden kathodestralen genoemd.

Het experiment van Crookes toonde aan dat kathodestralen kunnen worden afgebogen door een magnetisch veld. Dit suggereerde dat kathodestralen geladen deeltjes waren, aangezien geladen deeltjes worden beïnvloed door magnetische velden. Verdere experimenten toonden aan dat kathodestralen ook door een elektrisch veld konden worden afgebogen. Dit bevestigde dat kathodestralen inderdaad geladen deeltjes waren, en dat ze negatief geladen waren.

De ontdekking van kathodestralen leidde tot de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop, een krachtig hulpmiddel voor het afbeelden van kleine objecten. De elektronenmicroscoop gebruikt een elektronenbundel in plaats van een lichtbundel om afbeeldingen te maken. Hierdoor kan de elektronenmicroscoop een veel hogere resolutie bereiken dan een lichtmicroscoop.