Psychofizyka próbuje zrozumieć związek między bodźcem fizycznym a wrażeniem psychologicznym, jakie wywołuje, lub jak świat fizyczny wpływa na umysł. Związek percepcji z psychofizyką polega na tym, że percepcja jest jednym z konstruktów badanych w psychologicznej części równania. Psychofizyka wykorzystuje pomiary ilościowe do analizy związku między doznaniami a percepcjami wywołanymi przez bodźce.
Związek między percepcją a psychofizyką jest ważny, ponieważ to, co dana osoba postrzega, nie zawsze wskazuje na bodziec. Bodźce mają różne właściwości, które wpływają na to, czy dana osoba jest ich świadoma, czy nie i dyktują ich identyfikację. Stopień różnicy między bodźcami wpłynie na to, czy można je rozróżnić, czy nie, oraz do jakiej wielkości bodziec musi osiągnąć, zanim będzie można dokonać oceny podobieństwa i różnicy.
W psychofizyce stosuje się trzy metody pomiaru percepcji. Są to szacowanie wielkości, dopasowywanie i wykrywanie lub dyskryminacja. W oszacowaniu wielkości obiekt musi ocenić bodziec na podstawie tego, jak jasny lub głośny jest w skali. Dopasowywanie wymaga od obiektu znalezienia bodźców o podobnym wyglądzie, dźwięku lub tonie. Podczas wykrywania, osoba jest proszona o rozróżnienie niewielkich różnic w intensywności lub czy błysnęło światło lub dźwięk. Dwa ważne terminy używane w percepcji i psychofizyce to „próg bezwzględny” i „próg różnicy”. Próg bezwzględny odnosi się do najmniejszej wykrywalnej ilości energii bodźca, a próg różnicy, lub po prostu zauważalna różnica, odnosi się do najmniejszej wykrywalnej różnicy między dwoma bodźcami.
Jednym z najważniejszych nakazów w percepcji i psychofizyce jest prawo Webera, które mówi, że próg różnicy między dwoma bodźcami jest proporcjonalny do wyjściowej lub początkowej intensywności. Oznacza to, że jeśli niewielki wzrost intensywności zostanie zastosowany do małego parametru, wówczas ten wzrost może zostać wykryty. Jeśli jednak ten sam niewielki wzrost zostanie zastosowany do większego parametru, nie będzie on już wykrywalny. Na przykład osoba trzymająca mały ciężarek zauważy dodanie kolejnego małego ciężarka, podczas gdy osoba trzymająca duży ciężar nie zauważy dodania lekkiego ciężarka.
Badania z zakresu percepcji i psychofizyki są bardzo przydatne w dziedzinach takich jak ergonomia i interakcja człowiek-komputer. Projekty produktów, takich jak sprzęt AGD, oprogramowanie i interfejsy lotnicze, nawiązują do wyników eksperymentów psychofizycznych. Inne dziedziny, które skorzystały z psychofizyki to neurologia, psychologia i okulistyka.