Первые попытки количественного определения соотноше­ния между физическими параметрами стимула и вызывае­мым им ощущением относятся к 40-м годам прошлого столетия. В 1846 г. немецкий ученый Э. Вебер опубликовал работу, в которой сообщил, что величина прироста интен­сивности, вызывающая отчетливую разницу в интенсив- ностях между двумя стимулами, находится в постоянном отношении к исходной интенсивности. Например, различия в весе двух грузов можно определить в том случае, если отношение их весов друг к другу составляет не меньше 29 : 30. В 1860 г. немецкий ученый Г. Фехнер, который считается основоположником специальной области сенсор­ной физиологии — психофизики, придал наблюдениям Вебера математическое выражение—А1/1 = К, где

Д/ — приращение раздражителя, при котором полу­чается едва заметная разница в ощущении, а — вели­чина постоянная, представляющая собой исходную интен­сивность раздражения. Иначе говоря, ощущение пропор­ционально логарифму раздражения. Установленное соотношение между величиной раздражения и ощущения в дальнейшем получило название закона Вебера—Фех- нера, который длительное время являлся отправным пунктом психофизических исследований.
Впоследствии обнаружилось, что закон Вебера—Фех- нера не подтверждается в том случае, когда используются очень малые или очень большие величины раздражителей. И почти через 100 лет американский ученый С. Стивене предложил взамен отношения Вебера—Фехнера закон степенной функции, согласно которому ощущение пропор­ционально показателю степени, а именно, ощущение равно а(1—1()х, где а — константа, величина которой зависит от единиц измерения, / — стимул, К — порого­вый стимул, х — показатель степени. Последний меняется в зависимости от того, какая сенсорная система иссле­дуется. Например, для раздражения светом он составляет 0.33, запахом гектана 0.6, для вкуса хлористого нат­рия— 1.3, для громкости звука 0.6, для электрического раздражения пальцев 3.5, для тактильной вибрации с частотой 60 Гц — около 1.
Графически вышеупомянутые зависимости для трех ощущений представлены на рис. 12. Показано также, что наклон функции на графике зависит, в пределах одной модальности, от параметров раздражителя (рис. 13). Например, показатель степени для вибраторной чувстви­тельности меняется обратно пропорционально частоте вибрации, для яркости показатель степени тем больше, чем короче вспышка. На величину показателя влияет также наличие маскирующего стимула: чем выше шум, тем больше показатель степени.

Чем же определяются вариации показателей степени для различных органов чувств? Одно из возможных пред­положений состоит в том, что показатель степени отражает различия в механизмах преобразований внешней энергии в ту форму информации, которая доступна нервной сис­теме. Если при превращении энергии света в генераторный потенциал должны уменьшаться различия в уровнях свето­вой энергии, то при электрическом раздражении пальцев различия увеличиваются.

По оси абсцисс — величина стимула, произвольные единицы; по оси ординат — психологическая оценка, произвольные единицы. I — электрический ток, 2 — видимая длина, 3 — яркость. Наклон каждой кривой равен показателю степени функции. При изображении в двойной логарифмической шкале степенные функции имеют характер прямых линий.