1、第五章第五章 心理物理學(xué)心理物理學(xué) 傳統(tǒng)心理物理學(xué) 心理物理函數(shù) 感覺(jué)的直接測(cè)量 信號(hào)檢測(cè)論2傳統(tǒng)心理物理學(xué)傳統(tǒng)心理物理學(xué) 1860年，費(fèi)希納，心理物理學(xué)綱要 心理物理學(xué)方法的中心問(wèn)題是揭示物理量（對(duì)身體各感官的刺激）與心理量（各種感覺(jué)或主觀(guān)印象）之間的數(shù)量關(guān)系。 促成了科學(xué)心理學(xué)的誕生3傳統(tǒng)心理物理學(xué)傳統(tǒng)心理物理學(xué)物理量物理量測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器心理量心理量亮度光度計(jì)明度聲強(qiáng)（聲壓）聲級(jí)計(jì)響度重量秤重量覺(jué)溫度溫度計(jì)溫度覺(jué)物理量與心理量物理量與心理量4傳統(tǒng)心理物理學(xué)傳統(tǒng)心理物理學(xué) 感覺(jué)閾限的測(cè)量 閾上感覺(jué)的測(cè)量，即心理量表的制作5感覺(jué)閾限的測(cè)量感覺(jué)閾限的測(cè)量 絕對(duì)閾限：剛剛能引起感覺(jué)的最小刺激強(qiáng)度

2、叫做絕對(duì)閾限（absolute threshold）。 差別閾限：剛剛能覺(jué)察出兩個(gè)刺激有差異的刺激變化量稱(chēng)為差別閾限（difference threshold），又稱(chēng)最小可覺(jué)差（just noticeable difference，j.n.d）。感覺(jué)閾限的測(cè)量感覺(jué)閾限的測(cè)量絕對(duì)閾限：有50%的次數(shù)能引起感覺(jué)，50%的次數(shù)不能引起感覺(jué)的刺激強(qiáng)度為該刺激的絕對(duì)閾限。差別閾限：有50%的次數(shù)能覺(jué)察出差別，50%的次數(shù)不能覺(jué)察出差別的刺激強(qiáng)度差別值為該刺激的差別閾限。感覺(jué)閾限的測(cè)量感覺(jué)閾限的測(cè)量某些近似的絕對(duì)閾限某些近似的絕對(duì)閾限感覺(jué)種類(lèi)感覺(jué)種類(lèi)覺(jué)察閾限值覺(jué)察閾限值視 覺(jué)清晰無(wú)霧的夜晚30英里處看到的

3、一只燭光聽(tīng) 覺(jué)安靜條件下20ft.處表的滴答聲味 覺(jué)一茶匙糖溶于8L水中嗅 覺(jué)一滴香水?dāng)U散到三室一套的整個(gè)房間觸 覺(jué)一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部1ft.=30.48cm測(cè)量感覺(jué)閾限的方法測(cè)量感覺(jué)閾限的方法 最小變化法 恒定刺激法 平均差誤法最小變化法最小變化法 又稱(chēng)極限法（limit method）、序列探索法（method of serial explortation）、最小可覺(jué)差（或最小差異法）（method of least difference）等。 特點(diǎn)：將刺激按遞減或遞增系列的方式，以間隔相等的小步變化，尋求從一種反應(yīng)到另一種反應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)換點(diǎn)或閾限的位置?；境绦蚧境绦?/p>

4、l 測(cè)定絕對(duì)閾限刺激：刺激系列（遞增或遞減系列）起點(diǎn)的確定程序：呈現(xiàn)刺激系列，要求被試報(bào)告是否感覺(jué)到刺激，當(dāng)被試反應(yīng)變化時(shí)停止閾限的計(jì)算（1）求每個(gè)系列的閾限值被試反應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)折處的兩個(gè)刺激值的中點(diǎn)；（2）求所有系列絕對(duì)閾限的算數(shù)平均值，即該感覺(jué)的絕對(duì)閾限值 最小變化法測(cè)定音高絕對(duì)閾限測(cè)定差別閾限測(cè)定差別閾限刺激：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激（Sl）和比較刺激（Sv） 序列（遞增或遞減）序列：呈現(xiàn)比較刺激序列，要求被試將之與 標(biāo)準(zhǔn)刺激比較，直到被試反應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)折， 以“+”“-“”=“”？”記錄被試反應(yīng)。閾限的確定每個(gè)系列中最后一次“+”到非“+”之間的中點(diǎn)是差別閾限的上限(Lu)，最后一次“-”到非“-”之間的

5、中點(diǎn)是差別閾限的下限(Ll)上限和下限之間的距離是不肯定間距(Iu)不肯定間距的1/2定義為差別閾限(DL)不肯定間距的中點(diǎn)是主觀(guān)相等點(diǎn)(PSE)，理論上PSE與標(biāo)準(zhǔn)刺激(St)相等，兩者之間的差距稱(chēng)常誤(CE)將所有系列的上限平均，下限平均，即可求得該刺激的絕對(duì)差別閾限 DL=(Lu-Ll)/2最小變化法測(cè)定時(shí)間差別閾限(標(biāo)準(zhǔn)刺激0.4)誤差控制誤差控制u習(xí)慣誤差：繼續(xù)作同一種判斷的傾向；使遞增系列閾限值偏高，遞減系列閾限值偏低；當(dāng)遞增系列的閾限大于遞減系列的閾限且差異顯著時(shí)，可以判定存在習(xí)慣誤差u期望誤差：期望轉(zhuǎn)折點(diǎn)的盡快到來(lái)的傾向；使遞增系列閾限值偏低，遞減系列閾限值偏高；當(dāng)遞減系列的閾

6、限大于遞增序列的閾限且差異顯著時(shí)，存在期望誤差 抵消習(xí)慣和期望誤差的方法為遞增和遞減序列數(shù)量一致 練習(xí)誤差：練習(xí)使速度和準(zhǔn)確性提高，閾限降低 疲勞誤差：隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，速度和準(zhǔn)確性降低，閾限升高 控制練習(xí)和疲勞誤差的方法為遞增和遞減系列按照ABBA安排誤差控制誤差控制 時(shí)間與空間誤差：標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激呈現(xiàn)的時(shí)間先后和空間位置 多層次ABBA法控制比較刺激系列呈現(xiàn)順序標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)位置左右右左右左左右相繼呈現(xiàn)的先后順序前后后前前后后前break閾上感覺(jué)的測(cè)量閾上感覺(jué)的測(cè)量 測(cè)定感覺(jué)閾限：為心理物理函數(shù)標(biāo)定起點(diǎn) 閾上感覺(jué)測(cè)量：確定心理物理函數(shù)的走勢(shì)；建立心理物理量表。心理量表心理量表 物理刺激可由物理

7、量表來(lái)測(cè)量。 心理量的大小卻不能用物理量表來(lái)測(cè)量。 刺激的物理值的變化與心理值的變化并非一一對(duì)應(yīng)。 心理量表與物理量表一樣，也有順序量表、等距量表和比例量表三類(lèi)。順序量表等距量表比例量表順序量表的建立順序量表的建立l 兩種方法：等級(jí)排列法與對(duì)偶比較法兩種方法：等級(jí)排列法與對(duì)偶比較法l 等級(jí)排列法等級(jí)排列法 程序：同時(shí)呈現(xiàn)許多刺激，讓多個(gè)被試按照一定標(biāo)準(zhǔn)，把這些刺激排成順序，然后將每個(gè)被試對(duì)同一刺激評(píng)定的等級(jí)加以平均，最后將各刺激按平均等級(jí)進(jìn)行排列便構(gòu)成順序量表。 例子：17名被試評(píng)定10張廣告。 注意問(wèn)題：被試樣本的代表性；一次排序中的隨機(jī)誤差。 結(jié)果l 對(duì)偶比較法對(duì)偶比較法 程序：刺激成對(duì)出

8、現(xiàn)，要求被試判斷哪一個(gè)刺激在某一特性上更為突出，然后根據(jù)每個(gè)刺激優(yōu)于其它刺激的百分比進(jìn)行排序，建立順序量表；每一刺激都要分別和其他刺激比較，假如以n代表刺激的總數(shù)，那么配成對(duì)的個(gè)數(shù)是n(n1)/2 例子：比較5種樣品，根據(jù)結(jié)果求出C、P、Z、P、C、Z 5種樣品對(duì)偶比較數(shù)據(jù)整理 注意問(wèn)題：針對(duì)一個(gè)被試得到的心理物理量表的推廣性差；要求這種對(duì)偶比較是可傳遞的，如果刺激A優(yōu)先于刺激B，而且刺激B優(yōu)先于刺激C，那么刺激A優(yōu)先于刺激C。 時(shí)空效應(yīng)干擾不明顯，簡(jiǎn)化程序，即每對(duì)刺激之間僅比較一次，參數(shù)為： P=C/(n-1),C=C+0.5, P=C/n等距量表的建立等距量表的建立l 等距量表：無(wú)真正零點(diǎn)

9、，有等距單位，可進(jìn)行加減運(yùn)算。l 通過(guò)PZO轉(zhuǎn)換，將順序量表直接轉(zhuǎn)化為等距量表（廣告例子）l 感覺(jué)等距法 制作方法：將一個(gè)感覺(jué)分為主觀(guān)上相等的距離 二分法：呈現(xiàn)兩個(gè)刺激A和C，要求選擇第三個(gè)刺激B，使得A和B之間的距離等于B和C之間的距離 漸進(jìn)的解決方案 同時(shí)分出幾個(gè)等分：同時(shí)的解決方案，如音高等距量表。做法：在要求的頻率范圍內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)分成4等份，找出三個(gè)頻率的聲音，使得5個(gè)純音依次在音高差別的感覺(jué)上相等。差別閾限法差別閾限法(間接方法間接方法) 制作方法：以絕對(duì)閾限為量表起點(diǎn)；然后以絕對(duì)閾限為標(biāo)準(zhǔn)刺激，確定第一個(gè)差別閾限；再以絕對(duì)閾限加上第一個(gè)差別閾限的刺激強(qiáng)度為基準(zhǔn)，再測(cè)量第二個(gè)差別閾限.

10、每一個(gè)最小可覺(jué)差在心理上都是相等的，因此最小可覺(jué)差可以作為心理物理量表的等距單位。 以刺激強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，以絕對(duì)閾限以上的最小可覺(jué)差數(shù)為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的心理物理關(guān)系圖就是等距量表。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)舉例比例量表的建立比例量表的建立l 比例量表：真正零點(diǎn)，等距單位，可進(jìn)行加減乘除運(yùn)算l 分段法 制作方法：把一個(gè)感覺(jué)量加倍或減半或取任何其他比例 具體做法：一個(gè)閾上刺激做標(biāo)準(zhǔn)，被試調(diào)整比較刺激，使其感覺(jué)為標(biāo)準(zhǔn)刺激的一定比例，如2倍、3倍、1/2倍、或1/3倍等。 例子：聽(tīng)覺(jué)響度量表的制作，史蒂文斯采用半分法，給被試者一個(gè)響度的音，作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，讓他調(diào)節(jié)另一個(gè)音直到他感覺(jué)到比標(biāo)準(zhǔn)刺激的音低一半。40dB的1000

11、Hz的音響度為一宋。當(dāng)一個(gè)宋被判斷為是47dB強(qiáng)度音的一半響度時(shí)，可肯定 47dB的響度就是2個(gè)宋。同樣，可以得出55dB的響度為4個(gè)宋，以此類(lèi)推即可制成一個(gè)宋的聽(tīng)覺(jué)響度量表。l 數(shù)量估計(jì)法 制作方法：呈現(xiàn)一規(guī)定了主觀(guān)數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)刺激，要求被試以這個(gè)主觀(guān)值為標(biāo)準(zhǔn)，給其它強(qiáng)度不同的比較刺激附上主觀(guān)值，以每個(gè)比較刺激估計(jì)值的幾何平均數(shù)或中數(shù)作為感覺(jué)值；再以刺激值為橫坐標(biāo)，感覺(jué)值為縱坐標(biāo)，即可制成感覺(jué)比例量表。 例子：長(zhǎng)度估計(jì)，假定長(zhǎng)度單位1作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，用其他10種比它長(zhǎng)的刺激作為比較刺激 數(shù)據(jù)結(jié)果支持史蒂文斯定律心理長(zhǎng)度的增長(zhǎng)明顯低于物理長(zhǎng)度的增長(zhǎng)心理物理函數(shù)心理物理函數(shù) 描述對(duì)刺激的心理感受和刺

12、激的物理屬性之間關(guān)系的函數(shù)。 描述某種感覺(jué)如何隨著刺激量的變化而變化，如“刺激量為X的時(shí)候，心理感覺(jué)Y的值是多少”韋伯定律費(fèi)希納定律史蒂文斯定律韋伯定律韋伯定律 關(guān)心刺激強(qiáng)度和差別閾限間的關(guān)系 強(qiáng)度為10個(gè)單位的刺激，差別閾限是2個(gè)單位，那么強(qiáng)度變化為30、40或50個(gè)單位時(shí)，其差別閾限是多少？ 1834年，德國(guó)生理學(xué)家韋伯：兩個(gè)較重的物體比兩個(gè)較輕的物體具有更大的差異時(shí)，才能被感受為重量不等的兩個(gè)物體。 刺激的差別閾限是刺激本身強(qiáng)度的一個(gè)線(xiàn)性函數(shù)。 韋伯分?jǐn)?shù)：對(duì)于任何同一類(lèi)的刺激，產(chǎn)生一個(gè)最小可覺(jué)差所需增加的刺激量，總是等于當(dāng)前刺激量與一個(gè)固定分?jǐn)?shù)的乘積，這個(gè)固定分?jǐn)?shù)被稱(chēng)作韋伯分?jǐn)?shù)。 韋伯定

13、律：/=C （和分別為差別閾限的大小和刺激的強(qiáng)度水平，C代表韋伯分?jǐn)?shù)）重量的差別閾限 兩名被試在6種不同重量條件下測(cè)定了感覺(jué)閾限，除去很輕刺激的差別閾限，其他數(shù)據(jù)都能擬合成一條直線(xiàn)。韋伯定律的有效性 意義：比較不同感覺(jué)道及不同條件下的感受性成為可能。如明度和噪音響度的感受性最優(yōu)條件下各種感覺(jué)道的韋伯分?jǐn)?shù)最優(yōu)條件下各種感覺(jué)道的韋伯分?jǐn)?shù) 感感 覺(jué)覺(jué) 道道韋韋 伯伯 比比 例例 音高/2000Hz1/333 重壓覺(jué)/400g1/77 視明度/100光子1/62 舉重/300g1/52 響度/100dB，1000Hz1/11 橡膠氣味/200嗅單位1/10 皮膚壓覺(jué)/5g/mm21/7 咸味道/3mo

14、l/L（3克分子/公升）1/5 通過(guò)比較不同感覺(jué)通道的韋伯分?jǐn)?shù)，推斷不同感覺(jué)通道感受性的差異。 明度感受的韋伯分?jǐn)?shù)低于噪音響度感受的韋伯分?jǐn)?shù)。人們對(duì)明度的感受性要高于對(duì)噪音響度的感受性。 韋伯定律的修正u韋伯定律在刺激強(qiáng)度水平很低的條件下會(huì)失效u修正后的公式：/(+a)= C或者= C(+a)ua是一個(gè)數(shù)值很小的常數(shù)，修定后對(duì)極低刺激強(qiáng)度下的數(shù)據(jù)有較好的擬合u參數(shù)a解釋為感覺(jué)噪音，是神經(jīng)系統(tǒng)的自發(fā)活動(dòng)。費(fèi)希納定律（對(duì)數(shù)定律）費(fèi)希納定律（對(duì)數(shù)定律）v費(fèi)希納定律的推導(dǎo)v費(fèi)希納定律的改進(jìn)v費(fèi)希納定律的成立條件 費(fèi)希納定律的推導(dǎo)u差別閾限法建立等距心理量表u韋伯定律l 公式推導(dǎo) 按照韋伯定律預(yù)測(cè)，設(shè)絕

15、對(duì)閾限的值為a，對(duì)應(yīng)心理量表的零點(diǎn)，韋伯分?jǐn)?shù)/=C ；那么，心理量表的1就對(duì)應(yīng)了a(1+C)；2就對(duì)應(yīng)著a(1+C)2；n就對(duì)應(yīng)著a(1+C)n。 = 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）為底的對(duì)數(shù)： =log（1+C）(/a) 經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)換底公式的變化，可以得到更簡(jiǎn)潔的形式：=Klg （是心理感覺(jué)的量值，是物理刺激高出絕對(duì)閾限以上的單位數(shù)量，K是固定的系數(shù)）。 這個(gè)公式就是費(fèi)希納定律，即：感覺(jué)強(qiáng)度的變化和刺激強(qiáng)度的對(duì)數(shù)變化成正比。l 費(fèi)希納定律成立的條件 假定韋伯定律對(duì)所有類(lèi)型和強(qiáng)度的刺激都是正確 Riesz(1928)的純音響度實(shí)驗(yàn)沒(méi)有證實(shí)這一點(diǎn) 假定所有最

16、小可覺(jué)差在心理上都是相等的Stevens(1936)的研究和Durup等（1933）的實(shí)驗(yàn)否定了這一點(diǎn)費(fèi)希納定律的改進(jìn)費(fèi)希納定律的改進(jìn) 艾克瑪認(rèn)為，最小可覺(jué)差不是常數(shù)，是隨感覺(jué)量成比例增長(zhǎng)的。 b 0.03 感覺(jué)量在水平的最小可覺(jué)差的主觀(guān)大小。break史蒂文斯定律（冪定律）史蒂文斯定律（冪定律）l 數(shù)量估計(jì)法：呈現(xiàn)一規(guī)定了主觀(guān)數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)刺激，要求被試以這個(gè)主觀(guān)值為標(biāo)準(zhǔn)，給其它強(qiáng)度不同的比較刺激附上主觀(guān)值，以每個(gè)比較刺激估計(jì)值的幾何平均數(shù)或中數(shù)作為感覺(jué)值l 聲音響度的比例量表 當(dāng)刺激強(qiáng)度以幾何級(jí)數(shù)(8倍)增加時(shí)，心理量也以幾何級(jí)數(shù)(2倍)增加 聲音強(qiáng)度引起的心理變化與聲音強(qiáng)度的立方根成正比；心

17、理量是物理量的冪函數(shù)l 冪定律 SbIa( S是感覺(jué)量；常數(shù)b是由被試決定的；a是感覺(jué)道和刺激強(qiáng)度決定的冪指數(shù)) l 數(shù)量估計(jì)法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：感覺(jué)量和刺激量間符合冪定律，如明度（a=0.34）、長(zhǎng)度（a=1）和電擊（a=3.5）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果各種感覺(jué)的冪指數(shù) 跨感覺(jué)道的匹配技術(shù)：無(wú)需被試產(chǎn)生數(shù)字判斷，被試的任務(wù)是把兩個(gè)不同感覺(jué)道產(chǎn)生的感覺(jué)量相等起來(lái)。例如，可以要求被試調(diào)整施加于指端的震動(dòng)強(qiáng)度，以便使震動(dòng)的感覺(jué)印象和一爆破音的響度相匹配。這樣，在不同的刺激水平上獲得跨感覺(jué)道的匹配，可繪成一條稱(chēng)為等感覺(jué)函數(shù)的曲線(xiàn)，表示一感覺(jué)道的刺激值與造成相等感覺(jué)量判斷的另一感覺(jué)道刺激的關(guān)系。 證明不同感覺(jué)道可以匹配：

18、S1= I1m，S2= I2n I1m= I2n，lgI1=n/mlgI2 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，等感覺(jué)函數(shù)是直線(xiàn)，斜率由兩個(gè)指數(shù)決定。感覺(jué)的直接測(cè)量感覺(jué)的直接測(cè)量l傳統(tǒng)心理物理學(xué) 感覺(jué)的間接測(cè)量：最小變化法、恒定刺激法、平均差誤法l現(xiàn)代心理物理學(xué) 感覺(jué)的直接測(cè)量：對(duì)心理感受直接按其強(qiáng)度賦值l數(shù)量估計(jì)：數(shù)據(jù)符合冪定律l數(shù)量生產(chǎn) 方法：給被試一個(gè)用數(shù)字表示的感覺(jué)量值，要求他們調(diào)整刺激產(chǎn)生相應(yīng)的感覺(jué)量 可與數(shù)量估計(jì)法配合使用，避免系統(tǒng)誤差l 感覺(jué)直接測(cè)量的情境效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中其它刺激的影響：同一個(gè)刺激和其他較弱刺激一起出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中，往往會(huì)被估計(jì)為更大的數(shù)值；而若與它一起的其他刺激較強(qiáng)，那么該刺激往往會(huì)被估計(jì)為較