費希納因其心理物理學(xué)而著名于世。心理學(xué)史家D．舒爾茨寫道：" 185O年1O月22日早晨，心理學(xué)史上的一個重要日子，費希納忽然領(lǐng)晤到心與身之間的聯(lián)系法則可以用物質(zhì)刺激與心理感覺之間的數(shù)量關(guān)系來說明"。兩者之間的關(guān)系可以用一個方程式來表示：S=KlogR。這里S是感覺量，R是刺激量，K是常數(shù)。這是一種對數(shù)關(guān)系，因為感覺量是以算術(shù)級數(shù)增加，而刺激量則是按幾何級數(shù)增加。刺激強度的增加不會產(chǎn)生感覺強度的相應(yīng)增加。例如，在1個正在響著的鈴聲上增加1貝爾，其所引起的感覺強度的增加量要大。因此，對于當(dāng)時已經(jīng)存在的感覺量來說，刺激強度的效果不是絕對的，而是相對的。

　　19世紀初，I.康德曾預(yù)言，心理學(xué)決不可能成為科學(xué)，因為它不可能通過實驗測量心理過程。由于費希納的成果，科學(xué)家才第一次能夠測量精神。然而，正如費希納自己所說，當(dāng)時E.韋伯也在萊比錫大學(xué)，而且在4年前就寫了有關(guān)于這方面的材料。而費希納直到開始進行一系列設(shè)計好的實驗來檢驗自己的假設(shè)之后，才發(fā)現(xiàn)了韋伯的研究成果。那時費希納才知道，他的原理實質(zhì)上早已為韋伯的研究結(jié)果證明了，他只是對心理與物理的關(guān)系賦予了數(shù)學(xué)的形式而已。后來，W．馮特利用這些最初的創(chuàng)造性成就，把它們組織和綜合成為心理學(xué)的基礎(chǔ)。

　　費希納忽然領(lǐng)悟的直接結(jié)果導(dǎo)致了他后來稱之為心理物理學(xué)的研究計劃。他使心理物理學(xué)的三個基本方法系統(tǒng)化。這三個基本方法是：（1）均差法。均差法假定，我們的感官是有變化性的，因此不能得到一個"真實的"測量值。于是我們?nèi)〉么罅康慕�似值，這些近似值的平均數(shù)是唯一的最佳近似值，所以就把這個平均數(shù)作為真值。例如，讓被試調(diào)節(jié)一個可變刺激，直到覺得它與常定標準刺激相等。在多次試驗中，標準刺激與被試所定的可變刺激之間的差數(shù)的平均值代表被試的觀察誤差。這個技術(shù)在測定反應(yīng)時、視覺和聽覺辨別以及錯覺范圍方面是有用的。對于現(xiàn)代心理學(xué)的許多研究來說，這個方法依然是基本的方法。我們每次計算平均數(shù)時，實際上都在使用均差法。（2）常定刺激法。該法的目的是測定兩個常定刺激間的差異，而這種差異是做出"正確"判斷的一定比例所需要的。例如，被試先掂1OO克的標準重物，然后掂比較重物，譬如88、92、96、1O4或108克的重物。他要判斷出第二個重物比第一個重物是重些、輕些還是相等。這個步驟一直延續(xù)到能對每種比較作出一定數(shù)量的判斷為止。對于較重的重物，被試幾乎常常作出"較重"的判斷，而對最輕的重物則幾乎常常作出"較輕"的判斷。根據(jù)這些數(shù)據(jù)把刺激差異（標準重物對比較重物）確定在這一點上，即有75％次被試能正確地作出"較重"判斷的那一點上。這個基本方法的許多變式為測定感覺閾限提供了有用的技術(shù)。（3）極限法。該法是呈現(xiàn)兩個刺激，增加或減弱其中之一，直到被試報告他覺察出有差異。費希納介紹說，開始時首先使可變刺激在強度上明顯地高于標準刺激，下一次則明顯地低于標準刺激。從多次這樣的試驗中獲得了許多數(shù)據(jù)，計算出最小覺察的平均數(shù)作為所要確定的差別閾限�？梢杂眠f增或遞減強度的方法來呈現(xiàn)單一的刺激，這種變式常被用來確定絕對閾限。

　　費希納于186O年出版《心理物理學(xué)綱要》一書。該書被認為是對心理學(xué)的科學(xué)發(fā)展具有創(chuàng)造性的貢獻之一。后來，把心理物理學(xué)發(fā)展成為實驗心理學(xué)的W.馮特承認這部著作對他工作的重要性。H.艾賓浩斯也是從這部著作中受到啟發(fā)，把數(shù)學(xué)方法用于記憶和學(xué)習(xí)領(lǐng)域，從而作出了巨大的貢獻。