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第五章心理物理学

传统心理物理学

心理物理函数

感觉直接测量信号检测论1/60传统心理物理学1860年，费希纳，《心理物理学纲要》心理物理学方法中心问题是揭示物理量（对身体各感官刺激）与心理量（各种感觉或主观印象）之间数量关系。促成了科学心理学诞生2/602传统心理物理学物理量测量仪器心理量亮度光度计明度声强（声压）声级计响度重量秤重量觉温度温度计温度觉物理量与心理量3/603传统心理物理学感觉阈限测量阈上感觉测量，即心理量表制作4/604感觉阈限测量绝对阈限：刚才能引发感觉最小刺激强度叫做绝对阈限（absolutethreshold）。差异阈限：刚才能觉察出两个刺激有差异刺激改变量称为差异阈限（differencethreshold），又称最小可觉差（justnoticeabledifference，j.n.d）。5/605感觉阈限测量绝对阈限：有50%次数能引发感觉，50%次数不能引发感觉刺激强度为该刺激绝对阈限。差异阈限：有50%次数能觉察出差异，50%次数不能觉察出差异刺激强度差异值为该刺激差异阈限。6/60感觉阈限测量7/60一些近似绝对阈限感觉种类觉察阈限值视觉清楚无雾夜晚30英里处看到一只烛光听觉平静条件下20ft.处表滴答声味觉一茶匙糖溶于8L水中嗅觉一滴香水扩散到三室一套整个房间触觉一只蜜蜂翅膀从1cm高处落到你背部1ft.=30.48cm8/60测量感觉阈限方法最小改变法恒定刺激法平均差误法9/60最小改变法又称极限法（limitmethod）、序列探索法（methodofserialexplortation）、最小可觉差（或最小差异法）（methodofleastdifference）等。特点：将刺激按递减或递增系列方式，以间隔相等小步改变，寻求从一个反应到另一个反应瞬时转换点或阈限位置。10/60基本程序测定绝对阈限刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点确实定程序：展现刺激系列，要求被试汇报是否感觉到刺激，当被试反应改变时停顿阈限计算（1）求每个系列阈限值—被试反应发生转折处两个刺激值中点；（2）求全部系列绝对阈限算数平均值，即该感觉绝对阈限值11/60最小改变法测定音高绝对阈限12/60

测定差异阈限刺激：一个标准刺激（Sl）和比较刺激（Sv）

序列（递增或递减）序列：展现比较刺激序列，要求被试将之与

标准刺激比较，直到被试反应发生转折，

以“+”“-“”=“”？”统计被试反应。13/60阈限确实定每个系列中最终一次“+”到非“+”之间中点是差异阈限上限(Lu)，最终一次“-”到非“-”之间中点是差异阈限下限(Ll)上限和下限之间距离是不必定间距(Iu)不必定间距1/2定义为差异阈限(DL)不必定间距中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)相等，二者之间差距称常误(CE)将全部系列上限平均，下限平均，即可求得该刺激绝对差异阈限DL=(Lu-Ll)/214/60最小改变法测定时间差异阈限(标准刺激0.4)15/60误差控制习惯误差：继续作同一个判断倾向；使递增系列阈限值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列阈限大于递减系列阈限且差异显著时，能够判定存在习惯误差期望误差：期望转折点尽快到来倾向；使递增系列阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系列阈限大于递增序列阈限且差异显著时，存在期望误差抵消习惯和期望误差方法为递增和递减序列数量一致16/60练习误差：练习使速度和准确性提升，阈限降低疲劳误差：随试验进行，速度和准确性降低，阈限升高控制练习和疲劳误差方法为递增和递减系列按照ABBA安排误差控制17/60时间与空间误差：标准刺激和比较刺激展现时间先后和空间位置

多层次ABBA法控制比较刺激系列展现次序标准刺激展现位置左右右左右左左右相继展现先后次序前后后前前后后前18/60break19/60阈上感觉测量测定感觉阈限：为心理物理函数标定起点阈上感觉测量：确定心理物理函数走势；建立心理物理量表。20/60心理量表物理刺激可由物理量表来测量。心理量大小却不能用物理量表来测量。

刺激物理值改变与心理值改变并非一一对应。心理量表与物理量表一样，也有次序量表、等距量表和百分比量表三类。21/60次序量表无相等单位无绝对零点按对象某一属性排序等距量表有相等单位无绝对零点可进行加减运算百分比量表有相等单位有绝对零点可进行加减乘除运算22/60次序量表建立两种方法：等级排列法与对偶比较法等级排列法程序：同时展现许多刺激，让多个被试按照一定标准，把这些刺激排成次序，然后将每个被试对同一刺激评定等级加以平均，最终将各刺激按平均等级进行排列便组成次序量表。例子：17名被试评定10张广告。注意问题：被试样本代表性；一次排序中随机误差。23/60结果24/60对偶比较法程序：刺激成对出现，要求被试判断哪一个刺激在某一特征上更为突出，然后依据每个刺激优于其它刺激百分比进行排序，建立次序量表；每一刺激都要分别和其它刺激比较，假如以n代表刺激总数，那么配成正确个数是n(n－1)/2例子：比较5种样品，依据结果求出C、P、Z、P’、C’、Z’25/605种样品对偶比较数据整理注意问题：针对一个被试得到心理物理量表推广性差；要求这种对偶比较是可传递，假如刺激A优先于刺激B，而且刺激B优先于刺激C，那么刺激A优先于刺激C。26/60时空效应干扰不显著，简化程序，即每对刺激之间仅比较一次，参数为：P=C/(n-1),C’=C+0.5,P’=C’/n27/60等距量表建立等距量表：无真正零点，有等距单位，可进行加减运算。经过PZO转换，将次序量表直接转化为等距量表（广告例子）28/60感觉等距法制作方法：将一个感觉分为主观上相等距离二分法：展现两个刺激A和C，要求选择第三个刺激B，使得A和B之间距离等于B和C之间距离渐进处理方案同时分出几个等分：同时处理方案，如音高等距量表。29/6030/60做法：在要求频率范围内按标准分成4等份，找出三个频率声音，使得5个纯音依次在音高差异感觉上相等。31/60差异阈限法(间接方法)制作方法：以绝对阈限为量表起点；然后以绝对阈限为标准刺激，确定第一个差异阈限；再以绝对阈限加上第一个差异阈限刺激强度为基准，再测量第二个差异阈限....每一个最小可觉差在心理上都是相等，所以最小可觉差能够作为心理物理量表等距单位。以刺激强度为横坐标，以绝对阈限以上最小可觉差数为纵坐标，画出心理物理关系图就是等距量表。32/60试验数据举例33/60百分比量表建立百分比量表：真正零点，等距单位，可进行加减乘除运算分段法制作方法：把一个感觉量加倍或减半或取任何其它百分比详细做法：一个阈上刺激做标准，被试调整比较刺激，使其感觉为标准刺激一定百分比，如2倍、3倍、1/2倍、或1/3倍等。例子：听觉响度量表制作，史蒂文斯采取半分法，给被试者一个响度音，作为标准刺激，让他调整另一个音直到他感觉到比标准刺激音低二分之一。40dB1000Hz音响度为一宋。当一个宋被判断为是47dB强度音二分之一响度时，可必定47dB响度就是2个宋。一样，能够得出55dB响度为4个宋，以这类推即可制成一个宋听觉响度量表。34/60数量预计法制作方法：展现一要求了主观数值标准刺激，要求被试以这个主观值为标准，给其它强度不一样比较刺激附上主观值，以每个比较刺激预计值几何平均数或中数作为感觉值；再以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉百分比量表。例子：长度预计，假定长度单位1作为标准刺激，用其它10种比它长刺激作为比较刺激数据结果支持史蒂文斯定律35/60心理长度增加显著低于物理长度增加36/60心理物理函数描述对刺激心理感受和刺激物理属性之间关系函数。描述某种感觉怎样伴随刺激量改变而改变，如“刺激量为X时候，心理感觉Y值是多少”37/60韦伯定律费希纳定律史蒂文斯定律38/60韦伯定律关心刺激强度和差异阈限间关系强度为10个单位刺激，差异阈限是2个单位，那么强度改变为30、40或50个单位时，其差异阈限是多少？39/601834年，德国生理学家韦伯：两个较重物体比两个较轻物体含有更大差异时，才能被感受为重量不等两个物体。刺激差异阈限是刺激本身强度一个线性函数。韦伯分数：对于任何同一类刺激，产生一个最小可觉差所需增加刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分数乘积，这个固定分数被称作韦伯分数。韦伯定律：ΔΦ/Φ=C（ΔΦ和Φ分别为差异阈限大小和刺激强度水平，C代表韦伯分数）40/60重量差异阈限

两名被试在6种不一样重量条件下测定了感觉阈限，除去很轻刺激差异阈限，其它数据都能拟合成一条直线。韦伯定律有效性41/60意义：比较不一样感觉道及不一样条件下感受性成为可能。如明度和噪音响度感受性最优条件下各种感觉道韦伯分数感觉道韦伯比例音高/Hz1/333重压觉/400g1/77视明度/100光子1/62举重/300g1/52响度/100dB，1000Hz1/11橡胶气味/200嗅单位1/10皮肤压觉/5g/mm21/7咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/542/60经过比较不一样感觉通道韦伯分数，推断不一样感觉通道感受性差异。明度感受韦伯分数低于噪音响度感受韦伯分数。人们对明度感受性要高于对噪音响度感受性。43/60韦伯定律修正韦伯定律在刺激强度水平很低条件下会失效修正后公式：ΔΦ/(Φ+a)=C或者ΔΦ=C(Φ+a)a是一个数值很小常数，修定后对极低刺激强度下数据有很好拟合参数a解释为感觉噪音，是神经系统自发活动。44/60费希纳定律（对数定律）费希纳定律推导费希纳定律改进费希纳定律成立条件45/60费希纳定律推导差异阈限法建立等距心理量表韦伯定律46/60公式推导按照韦伯定律预测，设绝对阈限值为a，对应心理量表零点，韦伯分数ΔΦ/Φ=C；那么，心理量表1就对应了a(1+C)；2就对应着a(1+C)2；n就对应着a(1+C)n。Φ=a(1+C)n心理量值恰好就是物理量值除以a之后，并取以（1+C）为底对数：ψ=log（1+C）(Φ/a)经过对数换底公式改变，能够得到更简练形式：ψ=KlgΦ（ψ是心理感觉量值，Φ是物理刺激高出绝对阈限以上单位数量，K是固定系数）。这个公式就是费希纳定律，即：感觉强度改变和刺激强度对数改变成正比。47/60费希纳定律成立条件假定韦伯定律对全部类型和强度刺激都是正确Riesz(1928)纯音响度试验没有证实这一点假定全部最小可觉差在心理上都是相等Stevens(1936)研究和Durup等（1933）试验否定了这一点48/60费希纳定律改进艾克玛认为，最小可觉差不是常数，是随感觉量成百分比增加。Δψ＝bψΔψ＝0.03ψΔψ感觉量在ψ水平最小可觉差主观大小。49/60break50/60史蒂文斯定律（幂定律）数量预计法：展现一要求了主观数值标准刺激，要求被试以这个主观值为标准，给其它强度不一样比较刺激附上主观值，以每个比较刺激预计值几何平均数或中数作为感觉值声音响度百分比量表当刺激强度以几何级数(8倍)增加时，心理量也以几何级数(2倍)增加声音强度引发心理改变与声音强度立方根成正比；心理量是物理量幂函数51/60幂定律S＝bIa(S是感觉量；常数b是由被试决定；a是感觉道和刺激强度决定幂指数)数量预计法试验验证：感觉量和刺激量间符合幂定律，如明度（a=0.34）、长度（a=1）和电击（a=3.5）试验结果52/60各种感觉幂指数53/60跨感觉道匹配技术：无需被试产生数字判断，被试任务是把两个不一样感觉道产生感觉量相等起来。比如，能够要求被试调整施加于指端震动强度，方便使震动感觉印象和一爆破音响度相匹配。这么，在不一样刺激水平上取得跨感觉道匹配，可绘成一条称为等感觉函数曲线，表示一感觉道刺激值与造成相等感觉量判断另一感觉道刺激关系。证实不一样感觉道能够匹配：S1=I1m，