Herschel pensava que as cores deveriam ter diferentes temperaturas.

Em seu experimento direcionou luz solar, através de um pequeno orifício em um pedaço de papelão, deixou passar uma cor incidente da refração de um prisma de vidro e então mediu a temperatura de cada uma das cores. Herschel usou três termômetros com bulbos pretos (para melhor absorver o calor) e, para cada cor do espectro, posicionou um bulbo em uma cor visível enquanto os outros dois foram posicionados fora do espectro para controle. Conforme media a temperatura individual das cores do violeta ao vermelho, percebeu que todas as cores tinham temperaturas mais altas que a dos termômetros de controle, e que a temperatura aumentava na direção do sentido vermelho do espectro.

Decidiu então medir a temperatura da região logo após a cor vermelha, onde aparentemente não havia luz solar, e descobriu que a temperatura nessa região do espectro era mais elevada que nos lugares onde havia luz incidente. Concluiu que naquela região devia haver alguma radiação que não era visível, e a nomeou de "raios caloríficos". Após mais experimentos descobriu que essa radiação sofria os efeitos de reflexão, refração, absorção e transmissão de forma semelhante à das radiações do espectro visível. Essa radiação foi depois renomeada de radiação infravermelha. Esse experimento foi importante para demonstrar que existem tipos de radiação que não são visíveis aos olhos humanos

​