第六講-心理物理學(xué)

1、心理物理學(xué),科學(xué)心理學(xué)之初,1860年，費希納，心理物理學(xué)綱要 心理物理學(xué)方法的中心問題是揭示物理量（對身體各感官的刺激）與心理量（各種感覺或主觀印象）之間的數(shù)量關(guān)系。 促成了科學(xué)心理學(xué)的誕生,物理量與心理量,傳統(tǒng)的心理物理學(xué),感覺閾限的測量 閾上感覺的測量，也就是心理量表的制作,感覺閾限的測量,絕對閾限：剛剛能引起感覺的最小刺激強度叫做絕對閾限（absolute threshold）。 差別閾限：剛剛能覺察出兩個刺激有差異的刺激變化量稱為差別閾限（difference threshold），又稱最小可覺差（just noticeable difference，j.n.d）。,操作定義,絕對閾

2、限：有50%的次數(shù)能引起感覺，50%的次數(shù)不能引起感覺的刺激強度為該刺激的絕對閾限。 差別閾限：有50%的次數(shù)能覺察出差別，50%的次數(shù)不能覺察出差別的刺激強度差別值為該刺激的差別閾限。,某些近似的絕對閾限,測量感覺閾限的方法,最小變化法 恒定刺激法 平均差誤法,最小變化法,又稱極限法（limit method）、序列探索法（method of serial explortation）、最小可覺差（或最小差異法）（method of least difference）等。 特點：將刺激按遞減或遞增系列的方式，以相隔相等的小步變化，尋求從一種反應(yīng)到另一種反應(yīng)的瞬時轉(zhuǎn)換點或閾限的位置。,基本程序,

3、測定絕對閾限 刺激：刺激系列（遞增或遞減系列）起點的確定 程序：呈現(xiàn)刺激系列，要求被試報告是否感覺到刺激，當(dāng)被試反應(yīng)變化時停止 閾限的計算 （1）求每個系列的閾限值被試反應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)折處的兩個刺激值的中點； （2）求所有系列絕對閾限的算數(shù)平均值，即該感覺的絕對閾限值,最小變化法測定音高絕對閾限,測定差別閾限 刺激：一個標(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： 每個系列中最后一次“+”到非“+”之間的中點是差別閾限的上限(Lu)，最后一次“-”到非“-”之間的

4、中點是差別閾限的下限(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) 不肯定間距的中點是主觀相等點(PSE)，理論上PSE與標(biāo)準(zhǔn)刺激(St)相等，兩者之間的差距稱常誤(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差別閾限 DL=(Lu-Ll)/2,最小變化法測定時間差別閾限(標(biāo)準(zhǔn)刺激0.4),誤差控制,測定絕對閾限時產(chǎn)生的誤差以及控制 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，可以判定存在習(xí)慣誤差 期望誤差：期望轉(zhuǎn)折點的盡快到來的傾向；使遞增系列閾限值偏

5、低，遞減系列閾限值偏高；當(dāng)遞減系列的閾限大于遞增序列的閾限且差異顯著時，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：隨實驗進(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法安排,測定差別閾限時產(chǎn)生的誤差及其控制 習(xí)慣、期望、練習(xí)和疲勞誤差及其控制方法如上 時間與空間誤差：標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激呈現(xiàn)的時間先后和空間位置 多層次ABBA法控制,階梯法 最小變化法的一種變式，它和最小變化法不同的地方，就在于它把增加和減少刺激程序連續(xù)進(jìn)行。 當(dāng)被試報告感覺不到開始呈現(xiàn)的刺激時，主試按一定梯級來增

6、加刺激強度；當(dāng)增加到被試感覺到時，又按照一定的梯級來減少刺激強度。 實驗按這樣的順序繼續(xù)下去，直到達(dá)到一個先定的標(biāo)準(zhǔn)或先定的實驗次數(shù)時求出各轉(zhuǎn)折點的平均數(shù)就是所求的閾限值。,恒定刺激法,基本程序 選擇距離相等的5到7個刺激，最大刺激強度被感知的可能性大于95%，最小刺激強度被感知的可能性低于5% 每種刺激呈現(xiàn)到50到200次 刺激呈現(xiàn)順序隨機安排，測量絕對閾限時，無需標(biāo)準(zhǔn)值，測量差別閾限時，需將以上刺激與某一標(biāo)準(zhǔn)值比較 求出各個刺激變量引起某種反應(yīng)的次數(shù)，如有、無或大、小,絕對閾限的計算以兩點閾的測定為例 實驗程序：5個等距的刺激8、9、10、11、12毫米，每個呈現(xiàn)200次，要求被試報告是“

7、兩點還是“一點” 用直線內(nèi)插法求絕對閾限： 將刺激作為橫坐標(biāo)，以正確判斷的百分?jǐn)?shù)作為縱坐標(biāo)畫曲線 從縱軸的50%處畫出與橫軸平行的直線，與曲線相交于點a,從點a向橫軸畫垂線，垂線與橫軸相交處就是兩點閾。 應(yīng)用比例算式計算：11-10/66-29=X-10/50-29,差別閾限的計算以重量辨別實驗為例 實驗程序：以200克為標(biāo)準(zhǔn)刺激，以從185到215克間隔為5克的7個重量作為比較刺激，要求被試做“重”“相等”“輕”三類反應(yīng) 用直線內(nèi)插法求差別閾限： 以三種反應(yīng)的次數(shù)作為縱坐標(biāo)畫曲線 直線內(nèi)插求得50%次被判斷為比標(biāo)準(zhǔn)刺激重的重量和50%次被判斷比標(biāo)準(zhǔn)刺激輕的重量，分別作為上限和下限，根據(jù)上限和

8、下限，計算差別閾限=1/2(上限-下限)。,75%差別閾限 當(dāng)反應(yīng)只有兩類，如大、小，直線內(nèi)插選取75%的點進(jìn)行（75%重于和75%輕于標(biāo)準(zhǔn)刺激的點）,平均差誤法（method of average error）,基本程序 呈現(xiàn)一個標(biāo)準(zhǔn)刺激，令被試再造、復(fù)制或調(diào)解一個比較刺激，使它們與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等。 測定差別閾限時，主試呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)刺激，被試調(diào)整比較刺激，遞增或遞減 測定絕對閾限時，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)刺激為零。,閾限計算 絕對閾限：每次調(diào)節(jié)結(jié)果的算術(shù)平均數(shù) 差別閾限： 或 其中，PSE為主觀相等點，即多次調(diào)整結(jié)果的平均數(shù)，St為標(biāo)準(zhǔn)刺激強度 也可以用每次調(diào)整的刺激分布的標(biāo)準(zhǔn)差來表示差別閾限,誤差控制 動作誤

9、差： 因被試所采用的動作方式不同而過高或過低估計比較刺激的反應(yīng)傾向。 時間誤差： 標(biāo)準(zhǔn)刺激和比較刺激是相繼呈現(xiàn)導(dǎo)致的反應(yīng)傾向。 控制方法： 多層次的ABBA法,閾上感覺的測量,測定感覺閾限：為心理物理函數(shù)標(biāo)定起點 閾上感覺測量：確定心理物理函數(shù)的走勢；建立心理量表,心理量表,物理刺激可由物理量表來測量。 但是，心理量的大小卻不能用物理量表來測量。 刺激的物理值的變化與心理值的變化并非一一對應(yīng)。 有一些刺激難以用物理量來測量，如一幅 山水畫 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。,順序量表的建立,兩種方法：等級排列法與對偶比較法 等級排列法 程序：同時呈現(xiàn)許多刺激，讓多個

10、被試按照一定標(biāo)準(zhǔn)，把這些刺激排成順序，然后將每個被試對同一刺激評定的等級加以平均，最后將各刺激按平均等級進(jìn)行排列便構(gòu)成順序量表。 例子：17名被試評定10張廣告，根據(jù)結(jié)果求出各指標(biāo)MR、MC、P、Z、 MC、P、Z 注意問題：被試樣本的代表性；一次排序中的隨機誤差。,結(jié)果,對偶比較法 程序：刺激成對出現(xiàn)，要求被試判斷哪一個刺激在某一特性上更為突出，然后根據(jù)每個刺激優(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)，那么配成對的個數(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,10對樣品對偶比較數(shù)據(jù)整理 注意問題： 針對

11、一個被試得到的心理物理量表的推廣性差； 要求這種對偶比較是可傳遞的，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。,等距量表的建立,等距量表：無真正零點，有等距單位，可進(jìn)行加減運算 通過PZO轉(zhuǎn)換，將順序量表直接轉(zhuǎn)化為等距量表（廣告例子）,感覺等距法 制作方法：將一個感覺分為主觀上相等的距離 二分法：呈現(xiàn)兩個刺激A和C，要求選擇第三個刺激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（見右圖） 同時分出幾個等分：同時的解決方案（見右圖），如音高等距量表,差別閾限法(間接方法) 制作方法：以絕對閾限為量表起點；然后以絕對閾限為標(biāo)準(zhǔn)刺激，確定第一個差別閾限；

12、再以絕對閾限加上第一個差別閾限的刺激強度為基準(zhǔn)，再測量第二個差別閾限. 每一個最小可覺差在心理上都是相等的，因此最小可覺差可以作為心理物理量表的等距單位 以刺激強度為橫坐標(biāo)，以絕對閾限以上的最小可覺差數(shù)為縱坐標(biāo)，畫出的心理物理關(guān)系圖就是等距量表（如右圖） 數(shù)據(jù)結(jié)果支持費希納定律,實驗數(shù)據(jù)舉例,比例量表的建立,比例量表：真正零點，等距單位，可進(jìn)行加減乘除運算 分段法 制作方法：把一個感覺量加倍或減半或取任何其他比例 具體做法：一個閾上刺激做標(biāo)準(zhǔn)，被試調(diào)整比較刺激，使其感覺為標(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：聽覺響度量表的制作，史蒂文斯采用半分法，給被試者一個響度的

13、音，作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，讓他調(diào)節(jié)另一個音直到他感覺到比標(biāo)準(zhǔn)刺激的音低一半。40dB的1000Hz的音響度為一宋。當(dāng)一個宋被判斷為 是47dB強度音的一半響度時，可肯定 47dB的響度就是2個宋。同樣，可以得出55dB的響度為4個宋，以此類推即可制成一個宋的聽覺響度量表。,數(shù)量估計法 制作方法：呈現(xiàn)一規(guī)定了主觀數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)刺激，要求被試以這個主觀值為標(biāo)準(zhǔn)，給其它強度不同的比較刺激附上主觀值，以每個比較刺激估計值的幾何平均數(shù)或中數(shù)作為感覺值；再以刺激值為橫坐標(biāo)，感覺值為縱坐標(biāo)，即可制成感覺比例量表。 例子：長度估計，假定長度單位1作為標(biāo)準(zhǔn)刺激，用其他10種比它長的刺激作為比較刺激 數(shù)據(jù)結(jié)果支持史蒂文斯定律

14、,心理物理函數(shù),描述對刺激的心理感受和刺激的物理屬性之間關(guān)系的函數(shù)。 描述某種感覺如何隨著刺激量的變化而變化，如“刺激量為X的時候，心理感覺Y的值是多少”,韋伯定律 費希納定律 史蒂文斯定律,韋伯定律,關(guān)心刺激強度和差別閾限間的關(guān)系 強度為10個單位的刺激，差別閾限是2個單位，那么強度變化為30、40或50個單位時，其差別閾限是多少,1834年，德國生理學(xué)家韋伯：兩個較重的物體比兩個較輕的物體具有更大的差異時，才能被感受為重量不等的兩個物體。 刺激的差別閾限是刺激本身強度的一個線性函數(shù)。 韋伯分?jǐn)?shù)：對于任何同一類的刺激，產(chǎn)生一個最小可覺差所需增加的刺激量，總是等于當(dāng)前刺激量與一個固定分?jǐn)?shù)的乘積

15、，這個固定分?jǐn)?shù)被稱作韋伯分?jǐn)?shù)。 韋伯定律：/=C （和分別為差別閾限的大小和刺激的強度水平，C代表韋伯分?jǐn)?shù)）,圖示 重量的差別閾限,意義：比較不同感覺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)條件下各種感覺道的韋伯分?jǐn)?shù),韋伯定律的修正 韋伯定律在刺激強度水平很低的條件下會失效 修正后的公式：/(+a)= C或者= C(+a) a是一個數(shù)值很小的常數(shù)，修定后對極低刺激強度下的數(shù)據(jù)有較好的擬合 參數(shù)a解釋為感覺噪音,費希納定律（對數(shù)定律）,費希納定律的推導(dǎo) 費希納定律的改進(jìn) 費希納定律的成立條件,費希納定律的推導(dǎo) 依據(jù)的心理量表：差別閾限法 依據(jù)韋伯定律推導(dǎo) 韋伯定律所求的心物

16、對應(yīng)關(guān)系（韋伯分?jǐn)?shù)20%）,公式推導(dǎo) 按照韋伯定律預(yù)測，設(shè)絕對閾限的值為a，對應(yīng)心理量表的零點，韋伯分?jǐn)?shù)/=C ；那么，心理量表的1就對應(yīng)了a(1+C)；2就對應(yīng)著a(1+C)2；n就對應(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）為底的對數(shù)： =log（1+C）(/a) 經(jīng)過對數(shù)換底公式的變化，可以得到更簡潔的形式：=Klg （是心理感覺的量值，是物理刺激高出絕對閾限以上的單位數(shù)量，K是固定的系數(shù)）。 這個公式就是費希納定律，即：感覺強度的變化和刺激強度的對數(shù)變化成正比。,費希納定律成立的條件 假定韋伯定律對所有類型和強度的刺激都是正確 Ri

17、esz(1928)的純音響度實驗沒有證實這一點 假定所有最小可覺差在心理上都是相等的Stevens(1936)的研究和Durup等（1933）的實驗否定了這一點,史蒂文斯定律（冪定律）,數(shù)量估計法：呈現(xiàn)一規(guī)定了主觀數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)刺激，要求被試以這個主觀值為標(biāo)準(zhǔn)，給其它強度不同的比較刺激附上主觀值，以每個比較刺激估計值的幾何平均數(shù)或中數(shù)作為感覺值 聲音響度的比例量表 當(dāng)刺激強度以幾何級數(shù)(8倍)增加時，心理量也以幾何級數(shù)(2倍)增加 聲音強度引起的心理變化與聲音強度的立方根成正比；心理量是物理量的冪函數(shù),冪定律 SbIa ( S是感覺量；常數(shù)b是由被試決定的；a是感覺道和刺激強度決定的冪指數(shù)) 數(shù)量

18、估計法實驗驗證：感覺量和刺激量間符合冪定律，如明度（a=0.34）、長度（a=1）和電擊（a=3.5）的實驗結(jié)果,各種感覺的冪指數(shù),跨感覺道的匹配技術(shù)：無需被試產(chǎn)生數(shù)字判斷，被試的任務(wù)是把兩個不同感覺道產(chǎn)生的感覺量相等起來。例如，可以要求被試調(diào)整施加于指端的震動強度，以便使震動的感覺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道的匹配，可繪成一條稱為等感覺函數(shù)的曲線，表示一感覺道的刺激值與造成相等感覺量判斷的另一感覺道刺激的關(guān)系。 證明不同感覺道可以匹配： S1= I1m，S2= I2n I1m= I2n，lgI1=n/mlgI2 在雙對數(shù)坐標(biāo)中，等感覺函數(shù)是直線，斜率由兩個指數(shù)決定。,感覺的直接測量,傳統(tǒng)心理物理學(xué) 感覺的間接測量：最小變化法、恒定刺激法、平均差誤法 現(xiàn)代心理物理學(xué) 感覺的直接測量：對心理感受直接按其強度賦值,數(shù)量估計：數(shù)據(jù)符合冪定律 數(shù)量生產(chǎn) 方法：給被試一個用數(shù)字表示的感覺量值，要求他們調(diào)整刺激產(chǎn)生相應(yīng)的感覺量 可與數(shù)量估計法配合使用，避免系統(tǒng)誤差,感覺直接測量的情境效應(yīng) 實驗中其它刺激的影響：同一個刺激和其他較弱刺激一起出現(xiàn)在實驗中，往往會被估計為更大的數(shù)值；而若與它一起的