Η ψυχοφυσική είναι ένα υποπεδίο της ψυχολογίας που ασχολείται με τη σχέση μεταξύ φυσικών ερεθισμάτων και υποκειμενικών αποκρίσεων ή αντιλήψεων. Ο όρος «ψυχοφυσική» επινοήθηκε από τον ιδρυτή του πεδίου, Gustav Theodor Fechner, το 1860. Προηγούμενοι επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Γερμανού φυσιολόγου Ernst Heinrich Weber και του μεσαιωνικού επιστήμονα Alhazen, διεξήγαγαν παρόμοια πειράματα, αν και το πεδίο δεν ήταν σαφώς καθορισμένο μέχρι το έργο του Fechner. Τα πειράματα μπορούν να επικεντρωθούν σε οποιοδήποτε αισθητήριο σύστημα: ακοή, γεύση, αφή, όσφρηση ή όραση.
Αντικειμενικά μετρήσιμα ερεθίσματα χρησιμοποιούνται σε πειράματα ψυχοφυσικής, όπως φώτα που ποικίλλουν σε φωτεινότητα ή ήχοι που ποικίλλουν σε ένταση. Ένα κατώφλι, ή όριο, είναι το σημείο στο οποίο ένα υποκείμενο μπορεί να ανιχνεύσει ένα ερέθισμα ή μια αλλαγή στο ερέθισμα. Τα ερεθίσματα που πέφτουν κάτω από το όριο θεωρούνται υποσυνείδητα ή μη ανιχνεύσιμα.
Ένα απόλυτο κατώφλι, ή κατώφλι ανίχνευσης, είναι το σημείο στο οποίο ένα υποκείμενο μπορεί να ανιχνεύσει την παρουσία ενός ερεθίσματος, ενώ ένα κατώφλι διαφοράς είναι το μέγεθος της διαφοράς που γίνεται αντιληπτό μεταξύ δύο ερεθισμάτων. Για παράδειγμα, ένα όριο διαφοράς μπορεί να ελεγχθεί ζητώντας από ένα υποκείμενο να προσαρμόσει έναν ήχο έως ότου γίνει ο ίδιος με έναν άλλο και στη συνέχεια μετρώντας τη διαφορά μεταξύ των δύο ήχων. Το σημείο υποκειμενικής ισότητας (PSE) είναι το σημείο στο οποίο το υποκείμενο θεωρεί ότι δύο ερεθίσματα είναι ίδια, ενώ η μόλις αισθητή διαφορά (JND) ή διαφορά limen (DL) είναι μια διαφορά μεταξύ των ερεθισμάτων που γίνονται αντιληπτά στο 50% του χρόνου.
Τα πειράματα κλασικής ψυχοφυσικής μπορεί να λάβουν διάφορες μορφές. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν την αύξουσα μέθοδο των ορίων, στην οποία τα ερεθίσματα παρουσιάζονται ξεκινώντας από ένα πολύ χαμηλό, μη ανιχνεύσιμο επίπεδο και στη συνέχεια αυξάνονται σταδιακά για να σημειώσουν το σημείο στο οποίο γίνονται αντιληπτά. Μια άλλη μέθοδος είναι η μέθοδος των σταθερών ερεθισμάτων, στην οποία τα ερεθίσματα χορηγούνται με τυχαία και όχι αύξουσα σειρά. Η μέθοδος προσαρμογής απαιτεί από το υποκείμενο να χειρίζεται τα ερεθίσματα έως ότου είναι ελάχιστα αντιληπτά σε ένα φόντο ή έως ότου είναι ίδια ή μόλις ελάχιστα διαφορετικά από ένα άλλο ερέθισμα.
Οι νεότερες μέθοδοι στον πειραματισμό της ψυχοφυσικής περιλαμβάνουν εκείνες που ονομάζονται διαδικασίες σκάλας, που χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά από τον Ούγγρο βιοφυσικό Georg von Békésy το 1960. Σε πειράματα που χρησιμοποιούν διαδικασίες σκάλας, τα ερεθίσματα παρουσιάζονται αρχικά σε υψηλό, ανιχνεύσιμο επίπεδο. Η ένταση μειώνεται μέχρι το θέμα να κάνει λάθος στην αντίληψή της. Μετά το λάθος, η κλίμακα αντιστρέφεται, με την ένταση να αυξάνεται μέχρι το θέμα να ανταποκριθεί σωστά. Σε αυτό το σημείο, η ένταση μειώνεται ξανά. Στη συνέχεια υπολογίζεται ο μέσος όρος των τιμών για τις αντιστροφές. Η μέθοδος της σκάλας βοηθά τους πειραματιστές να περιορίσουν το κατώφλι.