До сих пор шла речь о качественном различии видов ощущений. Однако не менее важное значение имеет количественное исследование, иначе говоря, их измерение. Человеческие органы чувств — удивительно тонко работающие аппараты. Так, человеческий глаз может различать световой сигнал в 1/1000 свечи на расстоянии километра. Энергия этого раздражения настолько мала, что потребовалось бы 60000 лет, чтобы с его помощью нагреть 1 см3 воды на Г.
Однако не всякое раздражение вызывает ощущение. Чтобы ощущение возникло, раздражитель должен достичь определенной величины. Минимальная величина раздражителя, при которой впервые возникает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Раздражители, которые не достигают ее, лежат под порогом ощущения. Так, мы не ощущаем отдельных пылинок и мелких частиц, опускающихся на нашу кожу. Световые раздражители ниже определенной границы яркости не вызывают зрительных ощущений.
Величина абсолютного порога характеризует абсолютную чувствительность органов чувств. Чем слабее раздражители, вызывающие ощущения (т.е., чем меньше величина абсолютного порога), тем выше способность органов чувств реагировать на эти воздействия. Таким образом, абсолютная чувствительность численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений. Если абсолютную чувствительность обозначить буквой Е, а величину абсолютного порога Р, то связь абсолютной чувствительности и абсолютного порога может быть выражена формулой Е=1/Р.
Различные анализаторы обладают разной чувствительностью. Порог одной обонятельной клетки человека для соответствующих пахучих веществ не превышает 8 молекул. Чтобы вызвать вкусовое ощущение, требуется по крайней мере в 25000 раз больше молекул, чем для возникновения обонятельного ощущения. У человека очень высока чувствительность зрительного и слухового анализаторов.
Абсолютная чувствительность анализатора ограничивается не только нижним, но и верхним порогом ощущения. Верхним абсолютным порогом чувствительности называется максимальная сила раздражителя, при которой еще возникает адекватное действующему раздражителю ощущение. Дальнейшее увеличение силы раздражителей, действующих на наши рецепторы, вызывает болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость). Величина абсолютных порогов, как нижнего, так и верхнего, изменяется в зависимости от разных условий: характера деятельности и возраста человека, функционального состояния рецептора, силы и длительности действия раздражения и т.д.
От абсолютной чувствительности надо отличать относительную, или разностную, чувствительность, т.е. чувствительность к изменению раздражителя. В первой половине XIX в. немецкий ученый М.Вебер, исследуя ощущение тяжести, пришел к выводу, что, сравнивая объекты и наблюдая различия между ними, мы воспринимаем не различия между объектами, но отношение различия к величине сравниваемых объектов. Равным образом и изменения в освещенности комнаты мы замечаем в зависимости от исходного уровня освещенности. Если исходная освещенность составляет 100 лк (люксов), то прибавка освещенности, которую мы впервые заметим, должна составлять не менее 1 лк. Если же освещенность составляет 1000 лк, то прибавка должна составлять не менее 10 лк. То же самое относится и к слуховым, и к двигательным, и к другим ощущениям.
Минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметное различие ощущений, называется порогом различения, или разностным порогом. Как уже было сказано, разностная чувствительность — величина относительная, а не абсолютная. Это значит, что отношение добавочного раздражителя к основному должно быть величиной постоянной. При этом, чем больше величина первоначального раздражителя, тем больше должна быть и прибавка к ней.
Порог различения характеризуется относительной величиной, постоянной для данного анализатора. Для зрительного анализатора это соотношение составляет приблизительно 1/1000, для слухового — 1/10, для тактильного — 1/30.
Основываясь на экспериментальных данных Вебера, другой немецкий ученый — Г.Фехнер выразил зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя формулой S = К Ig j + С, (где S — интенсивность ощущения; j — сила раздражителя; К и С — константы). Согласно этому положению, которое носит название основного психофизического закона, интенсивность ощущения пропорциональна логарифму силы раздражителя. Иначе говоря, при возрастании силы раздражителя в геометрической прогрессии интенсивность ощущения увеличивается в арифметической прогрессии (закон Вебера—Фехнера).
Разностная чувствительность, или чувствительность к различению, также находится в обратной зависимости к величине порога различения: чем порог различения больше, тем меньше разностная чувствительность.