Ha érzékeny higanyos hőmérőt rossz hővezető parafa tartó segítségével egy légmentes üvegcsőbe erősítünk és az egész készüléket meleg vízbe tesszük, akkor a higany emelkedése hőfelvételt jelez, de a jelenséget hővezetéssel megmagyarázni nem tudjuk. Ezt a jelenséget a meleg cső által a légüres téren keresztül kisugárzott hősugaraknak a hőmérőre kifejtett hatása idézi elő, amelyeket a hőmérő elnyel, s így az üvegnek és a higanynak emelkedik a hőmérséklete. A sugárzó hő tehát csak akkor érezhető, ha azt valamely test elnyeli. Ilyen sugárzó hőt küld Földünkre a Nap, amelynek melege eljut hozzánk anélkül, hogy a közbeeső levegőt átmelegítené. További kísérletekből azonban az is kiderült, hogy nem csak a Nap, hanem minden meleg test sugároz hőt. Ezt a jelenséget hősugárzásnak nevezzük.
            A hősugárzás jelenségét Macedonio Melloni olasz fizikus (1798-1854) vizsgálta részletesen, aki gondos kísérleteivel feltérképezte a hősugarak tulajdonságait. A kísérletek sikere érdekében először egy olyan érzékeny hőmérőt kellett készíteni, amely a sugárzó hő mérésére is alkalmas. Erre a célra a higanyos hőmérők alkalmatlannak bizonyultak, hiszen a higany átmelegedéséhez és kitágulásához hosszabb időre van szükség. A megoldást Melloni barátjának, Leopoldo Nobili (1784-1834) olasz fizikusnak az ötlete szolgáltatta, aki a Seebeck által feltalált hőelektromosság jelenségében látta a megoldás kulcsát a hő jelenlétének kimutatására. Ha a hőelektromos elemet melegíteni kezdjük, akkor a két különböző fém összeforrasztásánál az egyik forrasztási pont melegebb lesz, mint a másik, így az áramkörben áram indul meg. Ez volt az az alapelv, melyet Nobili a hő mérésére alkalmasnak talált. Melloni és Nobili hozzáláttak a megvalósításhoz, de ennek az egyszerű elvnek a megvalósítása még több nehézségbe ütközött:

1. Az áram jelenlétét bizonyító - vízszintesen felállított, közönséges- mágnestű kitérítéséhez az áram erősségének jelentékenynek kell lennie, de a hőelem szolgáltatta áram messze elmaradt a Volta-elem által biztosított áramtól.
2. Az alkalmazott hőforrások olyan gyengék voltak, hogy a keletkező áramok erőssége még a legkedvezőbb esetben sem lett volna elegendő arra, hogy a mágnestűre észlelhető hatást gyakoroljon.

            Az első nehézségen úgy segítettek, hogy egy hőelektromos elem helyett egy egész hőelektromos oszlopot állítottak össze úgy, hogy a különböző anyagi minőségű pálcákat párhuzamosan forrasztották össze, így valamennyi páros vagy páratlan számú forrasztó helyet egyszerre lehetett melegíteni vagy hűteni. Ahhoz, hogy a készülék érzékenységét még nagyobbá tegyék, olyan fémeket választottak, melyek a Seebeck-féle feszültségi sorban egymástól a lehető legtávolabb álltak egymástól.  Az így kiválasztott vékony bizmut- és antimon-rudacskákat összeforrasztották, s azokat kocka alakú nyalábbá hajtották össze, s végül egy fényezett tölcsérrel (reflektorral) ellátott sárgaréz tokba szorították be. A hőelemek hézagaiba szigetelő anyagot (pl. sztearin) helyeztek, s a két szélső elem ellenkező fémjei képezték a sarkokat. Így született meg az ún. Melloni-féle hőoszlop.

            Ez az oszlop tetemes erősségű áramokat adott ugyan, de mégsem oly erőseket, hogy gyenge hőforrások alkalmazása mellett a mágnestűre jelentős hatást gyakorolhattak volna. Emiatt az észlelhető hatáshoz a mérőeszköz második alkotórészét, a mágnestűt kellett érzékennyé tenni. Így készült el az úgynevezett elektromos sokszorozó (multiplikátor), amely gyakorlatilag egy igen érzékeny galvanométer. Ebben az eszközben a mágnestűt oly módon tették asztatikussá, hogy igen finom és egyformán mágnesezett két iránytűt egymással párhuzamosan úgy erősítettek össze, hogy a tűk eltérő pólusai egymás fölé estek. Ezzel elérték, hogy a Földnek az iránytű-párra gyakorolt forgatónyomatéka nulla legyen. Az iránytűket olyan tekercsekkel vették körül, amelyekben az ellenkező irányban keringő áramok a két tűre ugyanolyan irányú forgatónyomatékot fejtettek ki, s így a két tűre gyakorolt hatás összegeződött.
            Ez a multiplikátor készülék, amelyet a Melloni-féle hőelektromos oszloppal kombinálva hőmultiplikátornak neveztek el, mindkét fenti nehézséget legyőzte, s így egy olyan érzékeny hőmérő birtokába jutottak, amelynél a hőelektromos oszloptól 30 cm távolságban levő kéztől kisugárzott hő hatása is elegendő volt arra, hogy a galvanométer mutatója 20-25 fokkal kitérjen, de később Melloni ezzel az eszközzel a Hold által kibocsátott hősugarakat is kimutatta.
1831-re Melloni egy olyan eszközrendszert fejlesztett ki a sugárzó hőre vonatkozó valamennyi kísérlet elvégzésére alkalmas volt, s Melloni-készülék néven vonult be a tudománytörténetbe. Ezek a korszakalkotó kísérletek egyértelműen igazolták, hogy a sugárzó hőre ugyanazok a törvények érvényesek, mint a látható fényre.

            Melloni első vizsgálatai a hő testeken való áthatolására vonatkoztak. Ennek érdekében először az üveget vizsgálta meg, majd mintegy 36 különféle szilárd testből kb. 2,5 mm vastagságú lemezeket készített, s ezeket a hősugarak útjába állította. A kísérleteihez négy különböző hőforrást, nevezetesen egy forró vízzel megtöltött kockát (az ún. Leslie-féle kockát), egy kb. 400 °C-ra fölhevített rézlemezt, egy izzó platinadrótot, s végül egy olajlámpát (az ún. Locatelli-lámpa) használt. E forrásokat a hőelektromos oszlop elé úgy állította fel, hogy a galvanométerben mindegyik ugyanazt a hatást idézze elő, tehát a leghevesebb forrás a legnagyobb, a leggyengébb pedig a legkisebb távolságban volt. Ekkor az oszlopra eső hősugarak mennyiségüket tekintve egyenlők, de – mivel különböző hőforrásoktól származtak- minőségükre nézve különbözők voltak. A hősugarak útjába ernyők módjára behelyezett anyagok mindegyike más-más mértékben bocsátotta át ugyanannak a hőforrásnak sugarait, sőt azt is kimutatta, hogy ugyanaz a lemez a különböző hőforrásokból kibocsátott sugarakat különféle arányban eresztette át. Egyedül a kősó volt kivétel, mivel a kősó bármely hőforrás alkalmazása esetén átengedte a kisugárzott hőnek a 92 %-át. Később ezt kihasználva, a folyadékok vizsgálatánál a folyadékokat kősólemezek közé zárta, s így a különböző folyadékok hőáteresztő tulajdonságaira igen pontos eredményeket kapott. Ezekből az eredményekből az is kitűnt, hogy a fényre nézve legátlátszóbb testek a hőre nézve nem mindig átlátszóak (pl. a víz, a jég, a timsó … stb. a fényre nézve nagyon átlátszó testek, de a hősugaraknak csak nagyon kicsiny részét engedik át; ellenben a fekete csillám vékony lemezei, miközben a fényre nézve szinte teljesen átlátszatlanok, a kisugárzott hőnek 40-60 %-át áteresztik). Miután Melloni híres kísérleteivel a fény és a sugárzó hő közötti hasonlóságokat és különbségeket világosan feltárta, az új dolgoknak új elnevezéseket is adott. Azokat a testeket, amelyek a hősugarakat átbocsátják diatermánoknak, amelyek a hősugarakat elnyelik adiatermánoknak nevezte el az optikai átlátszóság és az átlátszatlanság mintájára.
            A sugárzó hő terjedését úgy vizsgálta egy világító hőforrás hő- és fénysugarait multiplikátorra bocsátotta, s azokat a műszer egyszerre észlelte. Így minden kétséget kizáróan bebizonyította, hogy a hősugarak egyenes vonalban terjednek, és terjedési sebességük megegyezik a fénysebességgel.
            A hősugarak intenzitása – a fény intenzitásával teljesen megegyezően- a távolság négyzetével fogy. Ennek igazolására Melloni egy borszeszlámpától hevített platinaspirált használt hőforrásul és különböző távolságokban öt multiplikátort állított fel. Mivel a kétszer nagyobb távolságban elhelyezett multiplikátor már négyszer kisebb értéket mutatott, így a fényre igazolt összefüggést a hősugarakra is bebizonyította.
Később ezt a kísérletét a ferdén beeső hősugarak intenzitására nézve is igazolta, s egyúttal azzal is kibővítette, hogy az intenzitás csökkenésének a mértéke független a sugárzó felület minőségétől. Ennek bizonyítására egy ún. Leslie-kockát használt, amely egy olyan üreges kocka, amelynek oldallapjai eltérő felületekkel vannak bevonva. A kocka belsejébe forró vizet öntve melegíthetjük a sugárzó felületeket.
            A hősugarak visszaverődését Melloni előtt már gömbtükrökkel vizsgálták, de ő síktükrökkel ismételte meg a kísérleteket, s kimutatta, hogy az optikai törvények a sötét hősugarakra is érvényesek. Ahhoz, hogy ezeket a kísérleteket kényelmesen végrehajthassa, a hőelektromos oszlopot és a visszaverő felületet a kívánt szögek mérése alkalmas állványra erősítette, miközben a hőforrásokat, valamint a sugárnyalábok átmérőjét korlátozó ernyőket külön állványokra erősítette. Ezek az állványok (az ún. lovasok) egy beosztott sín (gyakorlatilag egy optikai pad) mentén egymástól tetszés szerinti távolságokba voltak felállíthatók.
            A hősugarak visszaverődésének bebizonyítása után a hősugarak törésének kísérleti kimutatása következett. Törőközegnek olyan testeket kellett választania, amelyben a hősugarak az áthatolás közben a lehető legkisebb gyengülést szenvedik el. Ezért kősóból készített prizma, illetve lencse segítségével bizonyította, hogy a hősugarak az optikában felismert fénytani törvények szerint változtatják meg az irányukat.
            Melloni a különböző hősugarak eltérő törékenységét kősóprizmára bocsátott hősugarak segítségével mutatta ki. Ekkor – a fénysugaraknál tapasztalt színképhez hasonlóan- a hősugaraknak az ún. hőszínképét tapasztalta. Az így tapasztalt ún. hőszínek azonban nem szemmel, hanem multiplikátor segítségével mutathatók ki. Az optikában tapasztaltak alapján a kék üveg csak a kék, a vörös üveg pedig csak a vörös fénysugarakat ereszti át, így a kék üveg a vörös üvegen átment fénysugarakból semmit sem ereszthet át, s teljes sötétséget idéz elő. Ugyanez érvényes a különböző hőszínű testekre is: a timsón átment hősugarak többé nem mennek át a kvarcon, holott más anyagokon áthatolhatnak. A különböző testeket egymásután állítva Melloni meghatározta a testek viszonylagos hőszínét.
            Végül Melloni a polarizáció és a kettős törés jelenségét is kimutatta a hősugaraknál. A sugarakat csillámlemezeken bocsátotta át, és a lemezek túlsó oldalán felállított multiplikátor igen jelentős értéket jelzett, ha a lemezek polarizációs síkjai egymással párhuzamosan álltak. Ha a polarizációs síkok egymást keresztezték, akkor a multiplikátor alig jelzett. Ezeknek a jelenségeknek a kimutatása egyértelműen bizonyította, hogy a hősugarak transzverzális hullámként viselkednek.
            A szertárban található Melloni-készülékkel nem tudjuk az összes fenti kísérletet elvégezni, mivel a korabeli tanszerkatalógusok által kínált készletből több darab is hiányzik. Egyes daraboknak a beszerzés óta eltelt több mint 100 év során nyomuk veszett, de az is elképzelhető, hogy anyagi vagy egyéb okokból kifolyólag meg sem vásárolták a hiányzó darabokat.

A Melloni-készlet részei:

    - Egy 2 m hosszú, beosztással ellátott sínnel rendelkező optikai pad, amelyhez 4 db (valószínűleg eredetileg 8db) sárgarézből készült rögzítő állvány, ún. „lovas” tartozik.
    - 2 darab Melloni-féle termooszlop, amelyben 36 db négyzetesen elhelyezett termoelem található. Az oszlopok sárgaréz foglalatban vannak elhelyezve, és mindegyik egy szintén sárgarézből készült, fényezett tölcsérrel (reflektorral) ellátva. Az egyik termooszlop hibátlan állapotban van, míg a másik oszlop elektromos szorítócsavarjai már letöredeztek. A termooszlopokat egy-egy lovasra szerelve, az optikai padon tudjuk rögzíteni.
     - Egy ún. Locatelli-féle olajlámpa, amelynek tartályába olajat tölthetünk, és az alján levő négyszögletes nyílásnál kifolyó olajat meggyújtva hőforrásnak használhatjuk. A lámpa mögött egy homorú tükör (reflektor) van elhelyezve, amellyel biztosíthatjuk, hogy a hősugarak a kívánt irányba haladjanak. A Locatelli-lámpa is lovassal rögzíthető az optikai padhoz.

    - 2 darab, bádogból készült - különböző alakú nyílásokkal ellátott - tartóállvány, amelynek a belsejébe Bunsen-égőt helyezhetünk, így hőforrásként használhatjuk. Ha az állvány tetejére egy Leslie-kockát helyezünk, akkor a Bunsen-égővel melegíthetjük a kockát. A tartóállványokat szintén lovasokkal rögzíthetjük az optikai padhoz.

    - Egy 10 cm oldalélű Leslie-kocka, amelynek oldallapjai fehér, fekete, fényezett fekete és fényezett fém bevonattal vannak ellátva. A kocka tetején két kör alakú nyílás van elhelyezve. Az egyikbe hőmérőt helyezhetünk, miközben a másik nyíláson át a kocka belsejébe forrásban levő vizet önthetünk, így felmelegítik a kocka oldallapjait, amelyek aztán hősugarakat bocsátanak ki.
    - Egy 3 cm oldalélű kősóprizma, amely pecsétviasz bevonattal ellátott parafa dugók segítségével egy légmentesen lezárt üvegedényben van elhelyezve.

    - Egy 3 cm átmérőjű kősó lencse, amely pecsétviasz bevonattal ellátott parafa dugók segítségével egy légmentesen lezárt üvegedényben van elhelyezve.

            A szertárban nem található meg a Melloni által használt elektromos sokszorozó (multiplikátor), helyette valószínűleg egy vertikális galvanométert használtak a kis erősségű áramok kimutatására. Ugyanígy hiányzik a többi hőforrás (pl. hevíthető gőzkamra vagy a borszeszégővel melegíthető platinaspirál), s nincsenek meg a kősólencsék, illetve a hősugarakat a kívánt mértékben lehatároló lyukdiafragmák sem, amelyeket valószínűleg más optikai készletből pótoltak.
            Ennek ellenére ezekkel az eszközökkel a fent részletesen leírt kísérletek javarésze elvégezhető. Mivel a pontos mérések elvégzése több nehézségbe is ütközik, így ennél az eszközkészletnél leginkább a bemutató kísérletekre kell a hangsúlyt fektetni.