закон

закон Вебера-Фехнера

Закон Вебера—Фехнера утверждает, что воспринимаемая интенсивность стимула пропорциональна логарифму его реальной интенсивности.
2 статьи · 4 формулы

Описание

В XIX веке психофизика только зарождалась. Эрнст Генрих Вебер, немецкий анатом и физиолог, ставил опыты с грузами: испытуемые с завязанными глазами сравнивали тяжести. Он вывел правило: отношение едва заметного прироста веса к исходному весу — величина постоянная. Позже Густав Теодор Фехнер, философ и физик, придал этому математическую форму: S = k log I, где S — сила ощущения, I — интенсивность стимула, k — константа. Так родился закон Вебера-Фехнера. Он объяснил, почему мы различаем 1 свечу на фоне 10, но не на фоне 1000. Закон работает для зрения, слуха, вкуса, но с оговорками: при очень слабых и очень сильных стимулах пропорциональность нарушается.

История

Эрнст Генрих Вебер, немецкий физиолог, в 1834 году опубликовал работу «De tactu», где описал эксперименты по различению веса. Он обнаружил, что минимальная заметная разница в весе составляет около 1/30 от исходного. Позже он расширил принцип на зрение и слух. Густав Фехнер, ученик Вебера, в 1860 году в книге «Элементы психофизики» математически оформил закон, введя логарифмическую шкалу ощущений. Фехнер считается основателем психофизики. Закон стимулировал развитие экспериментальной психологии и сенсорной физиологии.

Как это работает

Закон применяют при проектировании звуковой аппаратуры (шкала децибел), в эргономике (усилие на педалях), в пищевой промышленности (восприятие сладости). Границы применимости: закон Вебера нарушается при очень низких интенсивностях (околопороговых) и очень высоких (болевой порог); для многих модальностей лучше подходит степенная функция Стивенса S = k Iⁿ.

Где применяется

В аудиотехнике: громкость регулируют логарифмической шкалой, потому что ухо слышит изменение громкости именно в относительных единицах, а не в абсолютных.

Любопытный факт

Фехнер был мистиком и верил, что всё во Вселенной обладает душой. Свой психофизический закон он считал мостом между материей и духом — математическим доказательством связи тела и сознания.

Граф понятий →

Формулы

$$I = I_0 e^{-\sigma n x}$$
Интенсивность убывает экспоненциально с ростом столбцовой плотности поглотителей.
Что в формуле
IпеременнаяИнтенсивность прошедшего излучения — интенсивность Вт/м²
I_0переменнаяИнтенсивность падающего излучения — интенсивность Вт/м²
σпеременнаяСечение поглощения на один поглотитель — сечение м²
nпеременнаяОбъёмная плотность поглотителей — number density 1/м³
xпеременнаяДлина пути в среде — длина м
\phi=\phi_0e^{-σ(e)n_ax},\quadx=\int_0^lρ(l)dl · 2607.02644
$$\Gamma = A e^{-E_a/k_B T}$$
Скорость реакции экспоненциально зависит от энергии активации.
Что в формуле
\GammaпеременнаяСкорость реакции — скорость реакции 1/с
E_aпеременнаяЭнергия активации — энергия Дж
TпеременнаяАбсолютная температура — температура К
AконстантаЧастотный фактор, связанный с частотой столкновений и стерическими эффектами — pre exponential factor = material-dependent 1/с
k_BконстантаСвязывает температуру с энергией — постоянная Больцмана = 1.380649e-23 Дж/К
e^{-E_a/k_B T}операторЭкспоненциальное убывание с обратной температурой — exponential
γ=c(g)e^{-q(g)/h^2} · 2607.01994
$$J = -D \frac{\partial c}{\partial x}$$
Диффузионный поток пропорционален градиенту концентрации.
Что в формуле
JпеременнаяДиффузионный поток (количество вещества на единицу площади в единицу времени) — diffusive flux моль/(м²·с)
cпеременнаяКонцентрация диффундирующего вещества — концентрация моль/м³
xпеременнаяПространственная координата вдоль направления диффузии — положение м
DконстантаМатериально-специфичный коэффициент пропорциональности, связывающий поток с градиентом концентрации — коэффициент диффузии = varies м²/с
∂/∂xоператорЧастная производная по координате — частная производная
f=4πrds_{\infty} · 2607.06366
$$\mathrm{Bi} = \frac{\sigma_y}{\sigma_{\text{prop}}}$$
Число Бингама сравнивает предел текучести с напряжением движения.
Что в формуле
BiпеременнаяЧисло Бингама — bingham number
σ_yпеременнаяПредельное напряжение сдвига материала — yield stress Па
σ_propпеременнаяХарактерное напряжение движения — propulsion stress Па
{bi}=\frac{σ_y}{σ_{{prop}}} · 2607.10734

Статьи по теме · 2

Позитроны, развёрнутые вспять
Свет, падающий на вещество, обычно рассеивается или греет его. Но если фотонов очень много и они очень энергичны, два кванта света могут столкнуться и исчезнуть, а вместо них появятся две частицы: электрон и его антипод позитрон. Этот процесс, предсказанный ещё в 1934 году, до сих пор не удавалось воспроизвести в лаборатории с настоящими фотонами.
Квантовая физика2026-01-281 минarXiv:2601.21119экспресс
Квантовый компас в пылинке
Частица, пойманная в световую ловушку, ведёт себя как шарик на пружинке: толкни — и она закачается. Если резко сжать пружинку, шарик на мгновение замрёт в самой нижней точке, где его положение известно точнее всего. Именно этот миг использовали физики, чтобы превратить наночастицу в сверхчувствительный акселерометр.