Степенной закон Стивенса — это эмпирическая взаимосвязь в психофизике между повышенной интенсивностью или силой физического раздражителя и увеличением воспринимаемой величины ощущения, создаваемого раздражителем. Часто считается, что он заменяет закон Вебера-Фехнера , который основан на логарифмической зависимости между стимулом и ощущением, потому что степенной закон описывает более широкий диапазон сенсорных сравнений, вплоть до нулевой интенсивности.
Теория названа в честь психофизика Стэнли Смита Стивенса (1906–1973). Хотя идея степенного закона была предложена исследователями 19-го века, Стивенсу приписывают возрождение закона и публикацию набора психофизических данных в его поддержку в 1957 году.
где I — интенсивность или сила раздражителя в физических единицах (энергия, вес, давление, пропорции смеси и т. д.), ψ( I ) — величина ощущения, вызываемого раздражителем, a — показатель степени, зависящий от типа стимуляции или сенсорной модальности, а k — константа пропорциональности , зависящая от используемых единиц измерения.
Было проведено различие между локальной психофизикой , где стимулы могут быть различены только с вероятностью около 50%, и глобальной психофизикой, где стимулы могут быть правильно различены с почти достоверностью ( Luce & Krumhansl, 1988). Закон Вебера-Фехнера и методы, описанные Л. Л. Терстоуном , обычно применяются в локальной психофизике, тогда как методы Стивенса обычно применяются в глобальной психофизике.
Основными методами, используемыми Стивенсом для измерения воспринимаемой интенсивности стимула, были оценка величины и производство величины . При оценке величины с помощью эталона экспериментатор предъявляет стимул, называемый эталоном, и присваивает ему число, называемое модулем . Для последующих стимулов испытуемые численно сообщают о своей воспринимаемой интенсивности относительно эталона, чтобы сохранить соотношение между ощущениями и числовыми оценками (например, звуку, воспринимаемому вдвое громче эталона, следует присвоить число, удвоенное по модулю). По оценке величины без эталона (обычно просто оценка величины), испытуемые вольны выбирать свой эталон, присваивая любое число первому раздражителю и всем последующим с единственным условием сохранения соотношения между ощущениями и числами. При производстве величины дается число и эталонный стимул, и субъекты производят стимул, который воспринимается как это число, умноженное на эталон. Также используется кросс-модальное согласование , в котором субъекты обычно изменяют величину одной физической величины, такой как яркость света, так что ее воспринимаемая интенсивность равна воспринимаемой интенсивности другого типа величины, такой как теплота или давление. .
Стивенс обычно собирал данные оценки магнитуды от нескольких наблюдателей, усреднял данные по субъектам, а затем подгонял к данным степенную функцию. Поскольку подгонка в целом была разумной, он пришел к выводу, что степенной закон верен.