La Psicofisica, termine introdotto da G.T. Fechner nel 1860, indica quella branca scientifica che si occupa principalmente di studiare la corrispondenza tra lo stimolo acustico e la sensazione sonora percepita dal sistema uditivo.

Lo stesso Fechner elaborò una legge che porta il suo nome (Legge di Fechner) e che afferma che lo stimolo cresce per moltiplicazione mentre la sensazione per addizione. Ciò implica che tra la sensazione percettiva e la potenza sonora agente sussiste una relazione logaritmica. La legge aveva però delle imprecisioni dovute al fatto che non si tenne conto dell’influenza della frequenza sulla sensibilità dell’orecchio.

Il fisico Stevens cercò una grandezza proporzionale alla sensazione soggettiva di sonorità (loudness) ed introdusse la scala di sonorità S la cui unità è il son. Un son è la sensazione di volume sonora prodotta da un suono puro di frequenza 1000 Hz ed intensità pari a 40 decibel. Un suono che viene giudicato N volte più forte vale N son.

Nel 1926 Barkhausen introdusse il livello di sensazione sonora (loudness level) la cui unità è il phon, il cui valore coincide con il decibel quando si ha a che fare con suoni puri di 1000 Hz. Per suoni di diversa frequenza il livello sonico in phon è preso uguale a quello di un suono di 1000 Hz producente una pari sensazione di volume sonoro. Quindi un suono puro di 1000 Hz con un valore di pressione sonora pari a n dB induce un livello di sensazione sonora pari a n phon. Quando un suono di intensità 70 decibel appare altrettanto sonoro di uno a 1000 Hz di intensità 60 decibel si dice che il suo livello sonico è di 60 phon. Mentre il livello di intensità in decibel è un dato oggettivo che ci dice quanta energia acustica è trasportata dall’onda, il livello sonico in phon è una misura soggettiva indice della sonorità percepita. Tutte queste ricerche sono state schematizzate nel diagramma Fletcher Munson (audiogramma normale) che è mostrato nell'immagine di questo post.

Ogni curva è detta isofonica e i suoi punti hanno lo stesso valore di phon ovvero suoni che hanno frequenza diversa che però danno la stessa sensazione soggettiva di intensità (percepiti allo stesso volume) sono detti isofonici. Se l’orecchio fosse egualmente sensibile a tutte le frequenze le curve isofoniche sarebbero delle linee orizzontali. Si nota che la sensibilità dell’orecchio raggiunge un massimo di sensibilità attorno ai 3800 Hz ovvero in corrispondenza della risonanza del condotto uditivo dell’orecchio esterno. La curva di intensità più bassa è chiamata soglia di udibilità e a 20 Hz tocca un livello di pressione sonora superiore ai 70 decibel ovvero con un'intensità sonora pari a 2500 volte maggiore del suono a 3800 Hz. La curva pari a 120 phon è detta soglia del dolore.