第五讲 心理物理学
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第五章 心理物理学
某些近似的觉察阈限
感觉种类
觉察阈限值
视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉
清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 安静条件下20ft.处表的滴答声 一茶匙糖溶于8L水中 一滴香水扩散到三室一套的整个房间 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部
1ft. = 30.48cm
二、测定阈限的三种基本方法
➢我们明确了阈限的操作定义，就能够用 心理物理学方法来测定阈限。关于测定 阈限的实验，一般具有下列三个明显的 特点：
感觉阈限的界定
➢ 感觉阈限（sensory threshold），又称阈限，是传统心 理物理学的核心概念。
➢ 阈限可以分为两种：
– 绝对阈限（absolute threshold），通常简写为RL（德语Reiz Limen），指刚好能够引起心理感受的刺激大小
– 差别阈限（difference threshold），通常简写为DL（德语 Differenz Limen），指刚好能引起差异感受的刺激变化量
第五章 心理物理学本章主要Leabharlann 容：➢第一节 传统心理物理学
– 感觉阈限及阈上感觉的测量
➢第二节 心理物理函数
– 韦伯定律；费希纳定律；史蒂文斯定律
➢第三节 感觉的直接测量 ➢第四节 信号检测论
– 原理及应用
心理物理学概述
➢引言：什么是心理物理学 ➢定义：就是研究心理量和物理量之间的
关系的科学。 ➢物理量是指对身体各感官的刺激；心理
➢ 按照这样的定义，还不能对这两种阈限进行测定。根 据实验我们知道，某一特定数值的刺激，在重复作用 于感官时，被试有时报告为“无感觉”，有时报告为 “有感觉”，有时还报告为“刚刚有一点点感觉”。
➢ 人的感受性的这种随机性变化，在每一种感觉 道中都能发现。这种随机变化往往与以下几个 方面有关：
第五章心理物理学
个比较刺激，使它与标准刺激相等。
• 阈限计算
–绝对阈限：被试每次调节结果的算术平均数。
–差别阈限：每次调整结果与标准刺激的差的绝对
值的平均数。
平均差误法
• 误差控制：
动作误差
顺序量表的建立
• 顺序量表：不等距也无绝对零点。只要求
根据某一标准排出一个次序。 等级排列法 对偶比较法
等级排列法
• 等级排列法：把许多刺激同时呈现，让许多
机、反应偏好等加以区分，改变了人们对阈
限的理解。
4、信号检测论
• 假设甲乙二人正在家里看电视，外面有人 敲门。甲说：“有人敲门。”乙说：“我 没听见。”我们能不能说甲的听觉更敏锐 ？
感受性 判断标准
4、信号检测论——色子游戏
• 假设一次掷三颗色子，两颗是正常的，即 每个面有一个数字，依次为1到6。第三颗 是个特殊的，三个面为0，三个面为3。
• 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，确定第一个差别阈限；再以绝
对阈限加上第一个差别阈限的刺激强度为基准，
再测量第二个差别阈限.... 每一个最小可觉差在心理上都是相等的，因此最 小可觉差可以作为心理物理量表的等距单位。
差别阈限法
• 以刺激强度为横坐标，以绝对阈限以上的 最小可觉差数为纵坐标，画出的心理物理 关系图就是等距量表（如图）。
如n为刺激总数，配成对的个数是n(n-1)/2。
例：比较五种样品A、B、C、D、E。
对偶比较法
• 对偶比较法需要注意的：
– 针对一个被试的心理物理量表，推广性受到限 制。 – 要求对偶比较是可传递的。
等距量表的建立
• 等距量表要求体现事物属性的大小顺序，
还要有一个固定的测量单位。
实验心理学基础讲义 第五章 心理物理法
第五章心理物理法含义阈限测量量表类型心理量表法心理量表的建立由来信号检测论基本原理三个测量指标接受者操作特征曲线1.阈限的含义（1）感觉阈限（sensory threshold），简称阈值，是刚刚能引起反应的刺激量，包括绝对阈限和差别阈限。
1）绝对阈限（absolute limen, AL）指刚刚引起心理感受的物理刺激量；操作定义：有50%的实验次数能引起感觉的刺激值；2）差别阈限（different limen, DL）指刚刚引起差别感受的物理刺激量；操作定义：50%的实验次数能引起差别感觉的那个刺激强度之差。
2.阈限的测量（1）极限法1）含义2）绝对阈限的计算3）差别阈限的计算（2）恒定刺激法1）含义2）绝对阈限的计算3）差别阈限的计算4）误差（3）平均差误法1）含义2）绝对阈限的计算3）差别阈限的计算4）误差（1）极限法1）含义：也叫最小变化法，序列探索法、最小可觉差法。
将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等点，即阈限的位置。
2）绝对阈限的计算第一步，在一个刺激系列中，被试的反应转折点处对应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限。
第二步，求出所有系列阈限的均值，这就是绝对阈限值。
3）差别阈限的计算第一步，计算各个刺激系列差别阈限的上限和下限,并求出各个刺激系列上限和下限的平均值。
（L u , L l)第二步，这时上限和下限均值之间的距离叫做不肯定间距（记为Iu）；第三步，不肯定间距的一半即为差别阈限差别阈限计算公式的推导过程上差别阈（DL U）=上限-标准刺激（S t）下差别阈（DL l）=标准刺激-下限差别阈限（DL）=（DL U+DL l）/2几个概念主观相等点（point of subjective equality）：不肯定间距的中点就是主观相等点（PSE）常误（constant error）：主观相等点理论上与标准刺激大小相等，实际却有一定差距，这个差距成为常误（CE）4）误差a.习惯误差：递增序列时使阈限升高，递减序列时使阈限降低。
心理物理学
环境心理学与城市规划
将心理物理学应用于环境心理学和城市规划领域，有助于 创造更宜居、人性化的城法，可以为临床心理学的诊断和治疗提 供科学依据，同时也有助于开发更有效的康复治疗手段。
感谢您的观看
THANKS
视觉现象与心理物理学的关系体现在视觉感 知的定量描述、视觉错觉的解释以及视觉认 知模型的建立等方面。
视觉心理物理学的实验方法
心理物理学实验方法包括最小可觉差 法、恒定刺激法、平均差误法等，用 于测量视觉现象的阈值和差别阈限。
视觉心理物理学实验通常采用计算机 辅助测试，以提高实验的精度和效率 。
实验设计需要考虑被试的个体差异、 实验条件的控制以及数据统计分析等 因素。
平均差误法
让被试调整一个比较刺激，使其与标准刺激相等 ，根据多次试验的结果计算平均差误，从而确定 差别阈限。
03
视觉心理物理学
视觉现象与心理物理学的关系
视觉现象是心理物理学研究的重要领域之一 ，涉及光、颜色、形状、运动等方面。
心理物理学通过实验手段探究视觉现象的感 知和认知过程，揭示人类视觉系统的工作原 理。
05
触觉心理物理学
触觉现象与心理物理学的关系
触觉现象是心理物理学研究的重要领域之一，涉及人类感知和认知过程中 的触觉信息处理。
心理物理学通过研究触觉刺激的物理特性和人类感知反应之间的关系，揭 示触觉感知的机制和规律。
触觉心理物理学不仅关注基本的触觉感知过程，还探讨触觉与其他感觉通 道的交互作用以及触觉在认知、情感和行为中的作用。
02
心理物理学的基本理论
感觉阈限理论
绝对阈限
指刚刚能引起感觉的最小刺激量 ，是感觉的下限。
差别阈限
指刚刚能引起差别感觉的刺激的最 小变化量，也称为最小可觉差。
将心理物理学应用于环境心理学和城市规划领域，有助于 创造更宜居、人性化的城法，可以为临床心理学的诊断和治疗提 供科学依据，同时也有助于开发更有效的康复治疗手段。
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视觉现象与心理物理学的关系体现在视觉感 知的定量描述、视觉错觉的解释以及视觉认 知模型的建立等方面。
视觉心理物理学的实验方法
心理物理学实验方法包括最小可觉差 法、恒定刺激法、平均差误法等，用 于测量视觉现象的阈值和差别阈限。
视觉心理物理学实验通常采用计算机 辅助测试，以提高实验的精度和效率 。
实验设计需要考虑被试的个体差异、 实验条件的控制以及数据统计分析等 因素。
平均差误法
让被试调整一个比较刺激，使其与标准刺激相等 ，根据多次试验的结果计算平均差误，从而确定 差别阈限。
03
视觉心理物理学
视觉现象与心理物理学的关系
视觉现象是心理物理学研究的重要领域之一 ，涉及光、颜色、形状、运动等方面。
心理物理学通过实验手段探究视觉现象的感 知和认知过程，揭示人类视觉系统的工作原 理。
05
触觉心理物理学
触觉现象与心理物理学的关系
触觉现象是心理物理学研究的重要领域之一，涉及人类感知和认知过程中 的触觉信息处理。
心理物理学通过研究触觉刺激的物理特性和人类感知反应之间的关系，揭 示触觉感知的机制和规律。
触觉心理物理学不仅关注基本的触觉感知过程，还探讨触觉与其他感觉通 道的交互作用以及触觉在认知、情感和行为中的作用。
02
心理物理学的基本理论
感觉阈限理论
绝对阈限
指刚刚能引起感觉的最小刺激量 ，是感觉的下限。
差别阈限
指刚刚能引起差别感觉的刺激的最 小变化量，也称为最小可觉差。
2019第五章心理物理学.ppt
相继呈现的 先后顺序
前后
后前
前后
后前
break
阈上感觉的测量
• 测定感觉阈限：为心理物理函数标定起点
• 阈上感觉测量：确定心理物理函数的走势； 建立心理物理量表。
心理量表
• 物理刺激可由物理量表来测量。 • 心理量的大小却不能用物理量表来测量。 刺激的物理值的变化与心理值的变化并非一一对
应。
• 5种样品对偶比较数据整理 • 注意问题： 针对一个被试得到的心理物理量表的推广性差； 要求这种对偶比较是可传递的，如果刺激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。
• 时空效应干扰不明显，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’/n
每个系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点是差别阈限的上限 (Lu)，最后一次“-”到非“-”之间的中点是差别阈限的下限(Ll) 上限和下限之间的距离是不肯定间距(Iu) 不肯定间距的1/2定义为差别阈限(DL)
不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)
相等，两者之间的差距称常误(CE) 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的绝对差别阈 限 DL=(Lu-Ll)/2
第五章 心理物理学
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
误差控制
6第章 心理物理学
2.关于最小可觉差在心理上是否等量，有 着不同的意见。
后来的实验已经证明，随着刺激强度水 平的增长，每一个最小可觉差所代表的 心理感受量值并不是相等的（Stevens， 1936）。
杜那普和皮耶隆（Durup 和 Pié ron，1933）要 求被试调整蓝色光和红色光的亮度，使它们看 起来明度一致。这种判断在心理上都是对明度 感觉。 调整蓝色光和红色光增减同数量的最小可觉差。 如果最小可觉差是不变的，那调整后的两色光 明度应该是一样的。 实验结果表明：明度一致的两种色光，在同样 变化相同数量的最小可觉差之后，明度变得不 一致了。
3. 以W.詹姆斯为代表的内省心理学家认 为，每个感觉都是完整的，是不能分析 成部分的。
– 对深红色的感觉是一个完整的感觉，而不是 感到一份浅红色上加上许多浅红色。
三、史蒂文斯定律
心理量和物理量之间的共变关系，并非 对数函数关系，而应是一个幂函数关系。 也被称为幂定律。 这一方法是对心理感觉的直接测量。被 认为是现代心理物理法的开端。 不管心理量与物理量之间的关系依什么 定律，它们之间都有一定的函数关系。 这是肯定的。
（一）史蒂文斯定律的由来
对最小可觉差的重新理解： 神经量子理论 在声音的辨别实验，推论基 本神经过程是按全或无定律 进行。 假设反应刺激变化过程的神 经结构在机能上被分为各个 单元或量子。
阈限水平
静息激活 水平
声音 神经量子
神经量子论的模型有两种连续体： （1）刺激连续体（stimulus continuum） （2）神经单元阶梯式的感觉连续体 （sensory continuum）
心理物理函数是描述对刺激的心理感受和 刺激的物理属性之间关系的函数。
一、韦伯定律
第五讲 心理物理学
5
感觉阈限的测量
绝对阈限： 有 50% 的次数能引起感觉，
50% 的次数不能引起感觉的刺激强度为该 刺激的绝对阈限。
差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，
50% 的次数不能觉察出差别的刺激强度差 别值为该刺激的差别阈限。
感觉阈限的测量
某些近似的绝对阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
第五章 心理物理学
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
误差控制
练习误差：练习使速度和准确性提高，阈 限降低 疲劳误差：随实验进行，速度和准确性降 低，阈限升高 控制练习和疲劳误差的方法为递增和递减 系列按照ABBA安排
时间与空间误差：标准刺激和比较刺激呈 现的时间先后和空间位置
多层次ABBA法控制
比较刺激系 列呈现顺序 标准刺激呈 现位置 左右 右左 右左 左右
相继呈现的 先后顺序
前后
后前
前后
后前
break
阈上感觉的测量
• 测定感觉阈限：为心理物理函数标定起点
• 阈上感觉测量：确定心理物理函数的走势； 建立心理物理量表。
心理量表
• 物理刺激可由物理量表来测量。 • 心理量的大小却不能用物理量表来测量。 刺激的物理值的变化与心理值的变化并非一一对
应。
• 1834年，德国生理学家韦伯：两个较重的物体比两个较轻 的物体具有更大的差异时，才能被感受为重量不等的两个 物体。 • 刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。
感觉阈限的测量
绝对阈限： 有 50% 的次数能引起感觉，
50% 的次数不能引起感觉的刺激强度为该 刺激的绝对阈限。
差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，
50% 的次数不能觉察出差别的刺激强度差 别值为该刺激的差别阈限。
感觉阈限的测量
某些近似的绝对阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
第五章 心理物理学
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
误差控制
练习误差：练习使速度和准确性提高，阈 限降低 疲劳误差：随实验进行，速度和准确性降 低，阈限升高 控制练习和疲劳误差的方法为递增和递减 系列按照ABBA安排
时间与空间误差：标准刺激和比较刺激呈 现的时间先后和空间位置
多层次ABBA法控制
比较刺激系 列呈现顺序 标准刺激呈 现位置 左右 右左 右左 左右
相继呈现的 先后顺序
前后
后前
前后
后前
break
阈上感觉的测量
• 测定感觉阈限：为心理物理函数标定起点
• 阈上感觉测量：确定心理物理函数的走势； 建立心理物理量表。
心理量表
• 物理刺激可由物理量表来测量。 • 心理量的大小却不能用物理量表来测量。 刺激的物理值的变化与心理值的变化并非一一对
应。
• 1834年，德国生理学家韦伯：两个较重的物体比两个较轻 的物体具有更大的差异时，才能被感受为重量不等的两个 物体。 • 刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。
五章心理物理法55页PPT
被试对有无信号出现的判定
• 在信号检测实验中，被试对有无信号出现的判定，可以有四种结果：
• 1.击中 当信号出现时（SN），被试报告为“有”，这称为击中（hit），以 Y/SN表示。我们把这个判定的概率称为击中的条件概率，以P（H）或P（Y/SN） 表示。 • 2.虚报 当只有噪音出现时（N），被试报告“有”，这称为虚惊(false alarm)， 以Y/N表示。我们把这个判定的概率称为虚惊条件概率，以P（FA）或P（Y/N） 表示。 • 3.漏报 当有信号出现时，被试报告为“无”，这称为漏报（miss），以n/SN 表示。把这种判定概率称为漏报条件概率，以P（M）或P（n/SN）表示。 • 4.正确否定 当无信号而只有噪音出现时，被试报告为“无”，这称为正确否 定（correct rejection）或正确拒斥，以n/N表示。我们把这个判定的条件概率称 为正确拒斥的条件概率，以P（CR）或P（n/N）来表示。
主试呈现的刺激，有时只呈现“噪音”刺激（以N表 示）；有时在信号刺激加噪音刺激同时呈现（以SN表 示），让被试对信号刺激做出反应。
在呈现刺激前，主试要先告诉被试N和SN各自出现的 概率。这个概率称为先定概率（或先验概率）。同时对 被试说明判定结果的奖惩办法。因为先定概率和奖惩办 法都将影响被试的判定标准，每次实验呈现的是N还是 SN是随机安排的。主试在呈现刺激之前（约2秒前）要先 给被试者一个预备信号。
– 一个是感觉辨别力指标（d,），表示感知能力，又称为感 觉敏感性；
– 另一个是反应偏向，可用似然比值（β），有时也用报告 标准（C）来表示，它包括利益得失、动机、态度等因素。
1、反应偏向
• 反应偏向可由二种方法计算：
– 一种是似然比值 – 另一种是报告标准。
5 心理物理学
1. 用最小变化法测定绝对阈限
③阈限的确定 在一个刺激系列中，被试报告“有”和“无”时， 相应的两个刺激强度的中点，就是这个系列的阈 限值。在每个系列的阈限值的基础上，计算出递 增系列与递减系列的两个平均值，这两个平均值 的平均数就是一种感觉的绝对阈限值。
1. 用最小变化法测定绝对阈限
④误差及控制：
2.用恒定刺激法测差别阈限
②反应变量
被试的口头报告。有两种报告方式：三类 反应和二类反应。三类反应包括“大于”、 “小于”和“等于”。二类反应只包括 “大于”和“小于”。 两种方式各有利弊。三类反应受心理偏向 的影响；二类反应不够准确。
2.用恒定刺激法测差别阈限
③差别阈限的计算：（三类反应） 用直线内插法根据“大于”反应曲线，求出50%被判断为 “大于”的刺激值，该值就是差别上限Lu； 用直线内插法根据“小于”反应曲线，求出50%被判断为 “小于”的刺激值，该值就是差别下限Ll； 根据上限和下限，以及标准刺激，求出差别阈限DL(教材 p.237)
可用如下公式表示： ΔΦ/Φ=C。 ΔΦ表示差别阈限，Φ表示标准刺激强度，C 是小于1的常数，也叫做韦伯分数，可以表示 一种感觉差别感受性的强弱。
一、韦伯定律
2.适用条件 只适用于中等强度的刺激。 3.韦伯定律的意义 （1）是有关心理量与物理量之间函数关系的第一个定 律，具有深远的影响。 （2）提供了一个比较辨别能力的重要指标，使个体之 间及感觉道之间感受性的比较成为可能。 （3）在社会科学中有深刻引申意义。如在生活满意度， 消费心理等方面都蕴涵着韦伯定律的道理。
二、费希纳定律
Hale Waihona Puke 1.费希纳定律的含义： 在韦伯工作的基础上，提出了传统心理物理学中 最著名的心理物理函数关系——费希纳定律 （Fechner’s law），也称为对数定律。 他预测心理量和物理量之间呈对数关系，即 ψ=KlgΦ。其中Φ为刺激量、ψ为感觉量，K为常 数。心理量的增长慢于物理量的增长。
心理物理学名词解释
心理物理学名词解释1.引言1.1 概述概述：心理物理学是研究心理现象与物理刺激之间关系的一门学科，旨在揭示心理感知和知觉背后的物理规律。
它是心理学和物理学的一种交叉学科，通过实验研究和定量测量，探讨了人类对外界刺激的感知和认知过程。
心理物理学的主要研究对象包括感知、知觉、注意、记忆、时间、空间等心理过程，以及外界刺激的物理特性。
通过量化和测量，心理物理学试图建立感知和物理刺激之间的关联性，并探究人类在感知过程中的心理规律。
心理物理学的发展历史可以追溯到19世纪，当时德国物理学家韦伯和费希纳提出了著名的韦伯-费希纳定律，描述了感知刺激和物理刺激之间的量化关系。
这一定律为心理物理学的研究奠定了基础，并促进了后续研究的发展。
随着科技的进步和实验方法的创新，心理物理学在被越来越广泛地应用于实践中。
它在心理学、生物医学、人机交互等领域具有重要的应用价值。
通过心理物理学的研究，我们可以了解人类对外界刺激的感知和认知过程，优化设计物品和界面，改善人们的生活质量。
本文将对心理物理学中一些重要的名词进行解释，帮助读者理解相关概念和原理。
通过阅读本文，读者将能够更深入地了解心理物理学及其在实践中的应用。
接下来，我们将按照以下结构介绍各个名词的定义和解释。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的结构和各个部分的内容的简要介绍。
可以按如下方式撰写：在本文中，将首先介绍心理物理学的定义和背景，然后详细解释与心理物理学相关的各种名词。
文章的结构如下：- 第一部分为引言，包括概述、文章结构和目的。
- 在概述部分，会简要介绍心理物理学作为一门研究心理和物理之间关系的学科，并突出心理物理学在心理学和物理学研究中的重要性。
- 文章结构部分（本节将重点解释）将提供整篇文章的组织框架，确保读者能够清楚了解各部分的内容和主旨。
- 在目的部分，将阐明本文旨在通过解释心理物理学的相关名词来帮助读者更好地理解该领域。
- 第二部分为正文，将分为两个小节。
心理物理学
击中：当SN时，被试报告“有”，表示为y/SN 虚报：当N时，被试报告“有”，表示为y/n 漏报：当SN时，被试报告“无”，表示为n/SN 正确否定：当N时，被试报告“无” ，表示为n/N
二、信号检测论
信号检测论的实验方法之一——有无法
选定SN刺激和N刺激之后，事先规定SN和N呈现 的概率（先验概率），然后以随机方式呈现SN 或N，要求被试判断所呈现的是SN还是N 反 应 y SN 击中f1 虚报f3 n 漏报f2 正确否定f4 P(y/SN)=f1/(f1+f2) P(y/N)=f3/(f3+f4)
三、心理量表
量表：scale
物理刺激可以用物理量表来测量，如秤、 尺子、温度计等 心理量的大小则需心理量表来度量
三、心理量表
顺序量表 无相等单位
无绝对零 按对象的某 一属性排序
等距量表 有相等单位
无绝对零
可进行加减 运算
比例量表 有相等单位
有绝对零
可进行加减 乘除运算
三、心理量表
差别阈限法、等距量表与Fechner定律
二、信号检测论
信号检测论是信息论的一个重要分支 传统心理物理学方法把感受性与判断标 准混在一起不能区分 信号检测论的优点就是能够把人的感受 性与他的判断标准区分开来，并以独立 的数据来分别表达它们
二、信号检测论
信号检测论中的基本概念
信号：S 噪音：N 信号刺激的出现总是伴随有背景噪音,所以表 示为：SN 在信号检测实验中，被试对信号出现的判断， 可以有四种结果：
二、信号检测论
信号检测论实验的结果：操作者特征曲线， 又称为感受性曲线 Nhomakorabea、信号检测论
信号检测论的实验方法之二——评价法
有无法仅采用二级计分（有或无），评价法则允 许多级计分，如：P99
二、信号检测论
信号检测论的实验方法之一——有无法
选定SN刺激和N刺激之后，事先规定SN和N呈现 的概率（先验概率），然后以随机方式呈现SN 或N，要求被试判断所呈现的是SN还是N 反 应 y SN 击中f1 虚报f3 n 漏报f2 正确否定f4 P(y/SN)=f1/(f1+f2) P(y/N)=f3/(f3+f4)
三、心理量表
量表：scale
物理刺激可以用物理量表来测量，如秤、 尺子、温度计等 心理量的大小则需心理量表来度量
三、心理量表
顺序量表 无相等单位
无绝对零 按对象的某 一属性排序
等距量表 有相等单位
无绝对零
可进行加减 运算
比例量表 有相等单位
有绝对零
可进行加减 乘除运算
三、心理量表
差别阈限法、等距量表与Fechner定律
二、信号检测论
信号检测论是信息论的一个重要分支 传统心理物理学方法把感受性与判断标 准混在一起不能区分 信号检测论的优点就是能够把人的感受 性与他的判断标准区分开来，并以独立 的数据来分别表达它们
二、信号检测论
信号检测论中的基本概念
信号：S 噪音：N 信号刺激的出现总是伴随有背景噪音,所以表 示为：SN 在信号检测实验中，被试对信号出现的判断， 可以有四种结果：
二、信号检测论
信号检测论实验的结果：操作者特征曲线， 又称为感受性曲线 Nhomakorabea、信号检测论
信号检测论的实验方法之二——评价法
有无法仅采用二级计分（有或无），评价法则允 许多级计分，如：P99
05心理物理学
巢湖学院教育系
实验心均差误法
巢湖学院教育系
实验心理学
10
1、最小变化法
什么是最小变化法？ 用最小变化法测定绝对阈限 用最小变化法测定差别阈限
巢湖学院教育系
实验心理学
11
什么是最小变化法？
又叫极限法、最小可觉差法，是测量阈限的直 接方法； 最小变化法的刺激由递减和递增的两个系列组 成； 每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉； 刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求 被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在 多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感 觉变为有感觉。每个系列的转折点就是该系列 的绝对阈限。
巢湖学院教育系
实验心理学
23
递增递减系列中的习惯误差
实际无感觉
a
b
报告有感觉 实际有感觉
报告无感觉
b
a
阈值降低
巢湖学院教育系
阈值升高
实验心理学 24
递增递减系列中的期望误差
报告无感觉
a
b
实际有感觉 报告有感觉
实际无感觉
b
a
阈值升高
阈值降低
巢湖学院教育系
实验心理学
25
怎样消除习惯误差和期望误差？
对两种刺激进行比较的实验：
判断大小（刺激A和B谁大？） 直接估计结果（A是B的几倍？）
巢湖学院教育系
实验心理学
5
自变量：刺激质和量的属性 控制变量：观察者的意愿……
巢湖学院教育系
实验心理学
6
本章主要内容：
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
巢湖学院教育系
实验心理学
7
第一节 传统心理物理学
巢湖学院教育系 实验心理学 36
心理物理学
劳的影响，要求最小变化法的递增和递减系列按照 ABBA 法安排，交替进行。 具体做法是：如以”↑”代表递增，以”↓”代表递减，并以四次为一轮，就可以按 照”↓↑↑↓”或”↑↓↓↑”排列。这样，即使整个实验过程中存在练习效应或疲劳效应， 也会平均作用在递增或递减系列上，不至于产生额外的干扰。 最小变化法测定差别阈限的注意要点和测量绝对阈限时的基本相同： 递增递 减系列要保持数量一致，以抵消习惯误差和期望误差；每一系列的起始位置要随 机变化，以防止被试形成预测；递增递减系列交替排列，以平衡练习误差和疲劳 误差。有所不同的是：由于测定差别阈限时有了标准刺激的存在，那么标准刺激 和比较刺激每次呈现的相对关系（时间先后关系或空间位置关系）也可能构成干 扰因素。为了控制标准刺激出现位置和时机的影响，通常采用的办法是多层次 ABBA 控制法。多层次 ABBA 法的基本思想和简单的 ABBA 法是完全一致的， 表 5-3 列举了多层次 ABBA 法的具体控制形式。
σ=0.87
δM=0.20
（采自赫葆源、张厚粲和陈舒永，1983）
绝对阈限计算分为两步： （1）计算每个刺激系列的阈限，被试者反应转折点
处所对应的两个刺激强度的中点就是这个系列的阈限， 表 5-1 每列的下方都有列 出； （2）求出所有系列阈限的均值，便是最后求得的绝对阈限值。 和绝对阈限的测定不同，用最小变化法测定差别阈限时，每次要呈现两个刺 激，让被试比较，一个是强度大小不变的标准刺激，另一个是强度按递增或递减 顺序排列的比较刺激。标准刺激在每次比较时都出现，比较刺激按递增或递减系 列与标准刺激匹配呈现， 直到被试的反应发生转折。 将被试的报告分为三类反应， （1）比较刺激大于标准刺激，记为”＋”； （2）比较刺激等于标准刺激时，记为” ＝ ”； （3）比较刺激小于标准刺激，记时间差别阈限的实验记录。
高等学校人文类课件 心理物理学
a. 假定韦伯定律对所有类型和强度的刺激都是正确的 b. 假定所有最小可觉差在心理上都是相等的。
史蒂文斯定律
▪ 神经量子理论
是由史蒂文斯提出用来解释阈限的一种理论。它假设反 应刺激变化过程的神经结构在机能上被分为各个单元或量子。 具体说，被试只有在此增量大到足以兴奋一个附加的神经量 子单位时，才能察觉到刺激增量。必要的刺激增量的大小将 取决于某一个刺激高于上一个兴奋了的神经单位的阈限多少。 超过上一单位的阈限越多，兴奋下一个单位所需要的刺激量 则越少。
P（H）+P（M）＝1； P（CR）＋P（FA）＝1。
➢ 从统计检验的角度看信号检测论
信号检测就是要检验H0(无信号)和H1（有信号）的真 伪。在无噪音条件下，当x=A0时，H0为真；当x=A1时， H1为真。但是在噪音背景下，无信号，有信号分别形成 了概率分布P0(x)和P1(x)。这时要确定一个反应标准XC， 将X分为两个值域，当X小于或等于XC时，判定H0为真； 当X大于或等于XC时，判定H1为真。
韦伯定律
▪ 定义
韦伯发现刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。 对于任何同一类的刺激，产生一个最小可觉差所需增加的刺 激量，总是等于当前刺激量与一个固定分数的乘积，这个固 定分数称作韦伯分数。不同刺激条件和不同感觉通道下得到 的韦伯分数差异很大，但是其刺激强度水平与差别阈限的大 小之间存在固定的数学关系：
➢ 等级排列法
它是把许多刺激同时呈现，让许多被试按照一定标准，把这 些刺激排成一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加 以平均，求出每一刺激的各自平均等级，最后各自刺激按平均 等级排出的顺序就是顺序量表。
用此方法建立量表，应注意：
a. 要求被试的抽样能够代表实验试图研究的人群总体。
史蒂文斯定律
▪ 神经量子理论
是由史蒂文斯提出用来解释阈限的一种理论。它假设反 应刺激变化过程的神经结构在机能上被分为各个单元或量子。 具体说，被试只有在此增量大到足以兴奋一个附加的神经量 子单位时，才能察觉到刺激增量。必要的刺激增量的大小将 取决于某一个刺激高于上一个兴奋了的神经单位的阈限多少。 超过上一单位的阈限越多，兴奋下一个单位所需要的刺激量 则越少。
P（H）+P（M）＝1； P（CR）＋P（FA）＝1。
➢ 从统计检验的角度看信号检测论
信号检测就是要检验H0(无信号)和H1（有信号）的真 伪。在无噪音条件下，当x=A0时，H0为真；当x=A1时， H1为真。但是在噪音背景下，无信号，有信号分别形成 了概率分布P0(x)和P1(x)。这时要确定一个反应标准XC， 将X分为两个值域，当X小于或等于XC时，判定H0为真； 当X大于或等于XC时，判定H1为真。
韦伯定律
▪ 定义
韦伯发现刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。 对于任何同一类的刺激，产生一个最小可觉差所需增加的刺 激量，总是等于当前刺激量与一个固定分数的乘积，这个固 定分数称作韦伯分数。不同刺激条件和不同感觉通道下得到 的韦伯分数差异很大，但是其刺激强度水平与差别阈限的大 小之间存在固定的数学关系：
➢ 等级排列法
它是把许多刺激同时呈现，让许多被试按照一定标准，把这 些刺激排成一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加 以平均，求出每一刺激的各自平均等级，最后各自刺激按平均 等级排出的顺序就是顺序量表。
用此方法建立量表，应注意：
a. 要求被试的抽样能够代表实验试图研究的人群总体。
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每个系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点是差别阈限的上限 (Lu)，最后一次“-”到非“-”之间的中点是差别阈限的下限(Ll) 上限和下限之间的距离是不肯定间距(Iu) 不肯定间距的1/2定义为差别阈限(DL)
不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)
相等，两者之间的差距称常误(CE) 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的绝对差别阈 限 DL=(Lu-Ll)/2
• 特点：将刺激按递减或递增系列的方式， 以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应 到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。
基本程序
测定绝对阈限
• 刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点的确定 • 程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到刺激，当被试
反应变化时停止
• 阈限的计算 （1）求每个系列的阈限值—被试反应发生转折处的两个刺激值的
费希纳定律（对数定律）
费希纳定律的推导
费希纳定律的改进 费希纳定律的成立条件
• 费希纳定律的推导
差别阈限法建立等距心理量表 韦伯定律
10 9 8
阈限上的jnd数量
7 6 5 4 3 2 1 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 刺激强度的对数 1.6 1.7 1.8
公式推导
第五章 心理物理学
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
最小变化法测定时间差别阈限(标准刺激0.4)
误差控制
习惯误差：继续作同一种判断的倾向；使递增系列 阈限值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列的 阈限大于递减系列的阈限且差异显著时，可以判定 存在习惯误差 期望误差：期望转折点的尽快到来的倾向；使递增 系列阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系 列的阈限大于递增序列的阈限且差异显著时，存在 期望误差 抵消习惯和期望误差的方法为递增和递减序列数量 一致
觉察阈限值
清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 安静条件下20ft.处表的滴答声 一茶匙糖溶于8L水中 一滴香水扩散到三室一套的整个房间 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部
1ft.=30.48cm
测量感觉阈限的方法
• 最小变化法 • 恒定刺激法 • 平均差误法
最小变化法
• 又称极限法（limit method）、序列探索法 （method of serial explortation）、最小可 觉差（或最小差异法）（ method of least difference）等。
费希纳定律成立的条件
• 假定韦伯定律对所有类型和 强度的刺激都是正确 Riesz(1928)的纯音响度实验 没有证实这一点
• 假定所有最小可觉差在心理 上都是相等的Stevens(1936) 的研究和Durup等（1933） 的实验否定了这一点
费希纳定律的改进
艾克玛认为，最小可觉差不是常数，是随感觉 量成比例增长的。 Δψ＝bψ Δψ＝0.03ψ Δψ 感觉量在ψ水平的最小可觉差的主观大小。
• 结果
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 某一特性上更为突出，然后根据每个刺激优于其它 刺激的百分比进行排序，建立顺序量表；每一刺激 都要分别和其他刺激比较，假如以 n 代表刺激的总 数，那么配成对的个数是n(n－1)/2 例子：比较 5 种样品，根据结果求出 C 、 P 、 Z 、 P’ 、 C’、Z’
等距量表的建立
等距量表：无真正零点，有等距单位，可进 行加减运算。 通过PZO转换，将顺序量表直接转化为等距 量表（广告例子）
感觉等距法 制作方法：将一个感觉分为主观上相等的距离
二分法：呈现两个刺激A和C，要求选择第三 个刺激B，使得A和B之间的距离等于B和C之 间的距离 渐进的解决方案 同时分出几个等分：同时的解决方案，如音高 等距量表。
break
史蒂文斯定律（幂定律）
数量估计法：呈现一规定了主观数值的标准刺激，要求被试以 这个主观值为标准，给其它强度不同的比较刺激附上主观值， 以每个比较刺激估计值的几何平均数或中数作为感觉值 声音响度的比例量表 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 声音强度引起的心理变化与声音强度的立方根成正比；心理量 是物理量的幂函数
误差控制
练习误差：练习使速度和准确性提高，阈 限降低 疲劳误差：随实验进行，速度和准确性降 低，阈限升高 控制练习和疲劳误差的方法为递增和递减 系列按照ABBA安排
时间与空间误差：标准刺激和比较刺激呈 现的时间先后和空间位置
多层次ABBA法控制
比较刺激系 列呈现顺序 标准刺激呈 现位置 左右 右左 右左 左右
数量估计法 制作方法：呈现一规定了主观数值的标准刺激， 要求被试以这个主观值为标准，给其它强度不 同的比较刺激附上主观值，以每个比较刺激估 计值的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 觉比例量表。 例子：长度估计，假定长度单位1作为标准刺 激，用其他10种比它长的刺激作为比较刺激
数据结果支持史蒂文斯定律
心理长度的增长明显低于物理长度的增长
心理物理函数
• 描述对刺激的心理感受和刺激的物理属性 之间关系的函数。 • 描述某种感觉如何随着刺激量的变化而变 化，如“刺激量为X的时候，心理感觉Y的 值是多少”
韦伯定律
费希纳定律 史蒂文斯定律
韦伯定律
• 关心刺激强度和差别阈限间的关系 • 强度为10个单位的刺激，差别阈限是2个单 位，那么强度变化为30、40或50个单位时， 其差别阈限是多少？
通过比较不同感觉通道的韦伯分数，推 断不同感觉通道感受性的差异。 明度感受的韦伯分数低于噪音响度感受 的韦伯分数。人们对明度的感受性要高于对 噪音响度的感受性。
• 韦伯定律的修正
韦伯定律在刺激强度水平 很低的条件下会失效 修正后的公式： ΔΦ/(Φ+a)= C或者ΔΦ= C(Φ+a) a是一个数值很小的常数， 修定后对极低刺激强度下 的数据有较好的拟合 参数a解释为感觉噪音， 是神经系统的自发活动。
• 1834年，德国生理学家韦伯：两个较重的物体比两个较轻 的物体具有更大的差异时，才能被感受为重量不等的两个 物体。 • 刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。
• 韦伯分数：对于任何同一类的刺激，产生一个最小可觉
差所需增加的刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分 数的乘积，这个固定分数被称作韦伯分数。
• 按照韦伯定律预测，设绝对阈限的值为a，对应心理量表 的零点，韦伯分数ΔΦ/Φ=C ；那么，心理量表的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） 为底的对数： ψ=log（1+C）(Φ/a) • 经过对数换底公式的变化，可以得到更简洁的形式： ψ=KlgΦ （ψ是心理感觉的量值，Φ是物理刺激高出绝对阈限以上的 单位数量，K是固定的系数）。 • 这个公式就是费希纳定律，即：感觉强度的变化和刺激强 度的对数变化成正比。
• 最优条件下各种感觉道的韦伯分数
感 觉 道 音高/2000Hz 重压觉/400g 视明度/100光子 举重/300g 响度/100dB，1000Hz 橡胶气味/200嗅单位 皮肤压觉/5g/mm2 咸味道/3mol/L（3克分子/公升） 韦伯比例 1/333 1/77 1/62 1/52 1/11 1/10 1/7 1/5
• 韦伯定律：ΔΦ/Φ=C （ΔΦ和Φ分别为差别阈限的大小和
刺激的强度水平，C代表韦伯分数）
重量的差别阈限
两名被试在6种不同 重量条件下测定了 感觉阈限，除去很 轻刺激的差别阈限， 其他数据都能拟合 成一条直线。 韦伯定律的有效性
• 意义：比较不同感觉道及不同条件下的感受性成为 可能。如明度和噪音响度的感受性
• 实验数据举例
比例量表的建立
比例量表：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他比例 具体做法：一个阈上刺激做标准，被试调整比较刺激，使 其感觉为标准刺激的一定比例，如2倍、3倍、1/2倍、或1/3 倍等。 例子：听觉响度量表的制作，史蒂文斯采用半分法，给被 试者一个响度的音，作为标准刺激，让他调节另一个音直 到他感觉到比标准刺激的音低一半。40dB的1000Hz的音响 度为一宋。当一个宋被判断为是47dB强度音的一半响度时， 可肯定 47dB的响度就是2个宋。同样，可以得出55dB的响 度为4个宋，以此类推即可制成一个宋的听觉响度量表。
5
感觉阈限的测量
绝对阈限： 有 50% 的次数能引起感觉，
50% 的次数不能引起感觉的刺激强度为该 刺激的绝对阈限。
差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，
50% 的次数不能觉察出差别的刺激强度差 别值为该刺激的差别阈限。
感觉阈限的测量
某些近似的绝对阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
• 5种样品对偶比较数据整理 • 注意问题： 针对一个被试得到的心理物理量表的推广性差； 要求这种对偶比较是可传递的，如果刺激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。
• 时空效应干扰不明显，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’/n
物理量 测量仪器 心理量
亮度 声强（声压） 重量 温度
不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)
相等，两者之间的差距称常误(CE) 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的绝对差别阈 限 DL=(Lu-Ll)/2
• 特点：将刺激按递减或递增系列的方式， 以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应 到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。
基本程序
测定绝对阈限
• 刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点的确定 • 程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到刺激，当被试
反应变化时停止
• 阈限的计算 （1）求每个系列的阈限值—被试反应发生转折处的两个刺激值的
费希纳定律（对数定律）
费希纳定律的推导
费希纳定律的改进 费希纳定律的成立条件
• 费希纳定律的推导
差别阈限法建立等距心理量表 韦伯定律
10 9 8
阈限上的jnd数量
7 6 5 4 3 2 1 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 刺激强度的对数 1.6 1.7 1.8
公式推导
第五章 心理物理学
传统心理物理学 心理物理函数 感觉的直接测量 信号检测论
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
最小变化法测定时间差别阈限(标准刺激0.4)
误差控制
习惯误差：继续作同一种判断的倾向；使递增系列 阈限值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列的 阈限大于递减系列的阈限且差异显著时，可以判定 存在习惯误差 期望误差：期望转折点的尽快到来的倾向；使递增 系列阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系 列的阈限大于递增序列的阈限且差异显著时，存在 期望误差 抵消习惯和期望误差的方法为递增和递减序列数量 一致
觉察阈限值
清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 安静条件下20ft.处表的滴答声 一茶匙糖溶于8L水中 一滴香水扩散到三室一套的整个房间 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部
1ft.=30.48cm
测量感觉阈限的方法
• 最小变化法 • 恒定刺激法 • 平均差误法
最小变化法
• 又称极限法（limit method）、序列探索法 （method of serial explortation）、最小可 觉差（或最小差异法）（ method of least difference）等。
费希纳定律成立的条件
• 假定韦伯定律对所有类型和 强度的刺激都是正确 Riesz(1928)的纯音响度实验 没有证实这一点
• 假定所有最小可觉差在心理 上都是相等的Stevens(1936) 的研究和Durup等（1933） 的实验否定了这一点
费希纳定律的改进
艾克玛认为，最小可觉差不是常数，是随感觉 量成比例增长的。 Δψ＝bψ Δψ＝0.03ψ Δψ 感觉量在ψ水平的最小可觉差的主观大小。
• 结果
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 某一特性上更为突出，然后根据每个刺激优于其它 刺激的百分比进行排序，建立顺序量表；每一刺激 都要分别和其他刺激比较，假如以 n 代表刺激的总 数，那么配成对的个数是n(n－1)/2 例子：比较 5 种样品，根据结果求出 C 、 P 、 Z 、 P’ 、 C’、Z’
等距量表的建立
等距量表：无真正零点，有等距单位，可进 行加减运算。 通过PZO转换，将顺序量表直接转化为等距 量表（广告例子）
感觉等距法 制作方法：将一个感觉分为主观上相等的距离
二分法：呈现两个刺激A和C，要求选择第三 个刺激B，使得A和B之间的距离等于B和C之 间的距离 渐进的解决方案 同时分出几个等分：同时的解决方案，如音高 等距量表。
break
史蒂文斯定律（幂定律）
数量估计法：呈现一规定了主观数值的标准刺激，要求被试以 这个主观值为标准，给其它强度不同的比较刺激附上主观值， 以每个比较刺激估计值的几何平均数或中数作为感觉值 声音响度的比例量表 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 声音强度引起的心理变化与声音强度的立方根成正比；心理量 是物理量的幂函数
误差控制
练习误差：练习使速度和准确性提高，阈 限降低 疲劳误差：随实验进行，速度和准确性降 低，阈限升高 控制练习和疲劳误差的方法为递增和递减 系列按照ABBA安排
时间与空间误差：标准刺激和比较刺激呈 现的时间先后和空间位置
多层次ABBA法控制
比较刺激系 列呈现顺序 标准刺激呈 现位置 左右 右左 右左 左右
数量估计法 制作方法：呈现一规定了主观数值的标准刺激， 要求被试以这个主观值为标准，给其它强度不 同的比较刺激附上主观值，以每个比较刺激估 计值的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 觉比例量表。 例子：长度估计，假定长度单位1作为标准刺 激，用其他10种比它长的刺激作为比较刺激
数据结果支持史蒂文斯定律
心理长度的增长明显低于物理长度的增长
心理物理函数
• 描述对刺激的心理感受和刺激的物理属性 之间关系的函数。 • 描述某种感觉如何随着刺激量的变化而变 化，如“刺激量为X的时候，心理感觉Y的 值是多少”
韦伯定律
费希纳定律 史蒂文斯定律
韦伯定律
• 关心刺激强度和差别阈限间的关系 • 强度为10个单位的刺激，差别阈限是2个单 位，那么强度变化为30、40或50个单位时， 其差别阈限是多少？
通过比较不同感觉通道的韦伯分数，推 断不同感觉通道感受性的差异。 明度感受的韦伯分数低于噪音响度感受 的韦伯分数。人们对明度的感受性要高于对 噪音响度的感受性。
• 韦伯定律的修正
韦伯定律在刺激强度水平 很低的条件下会失效 修正后的公式： ΔΦ/(Φ+a)= C或者ΔΦ= C(Φ+a) a是一个数值很小的常数， 修定后对极低刺激强度下 的数据有较好的拟合 参数a解释为感觉噪音， 是神经系统的自发活动。
• 1834年，德国生理学家韦伯：两个较重的物体比两个较轻 的物体具有更大的差异时，才能被感受为重量不等的两个 物体。 • 刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。
• 韦伯分数：对于任何同一类的刺激，产生一个最小可觉
差所需增加的刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分 数的乘积，这个固定分数被称作韦伯分数。
• 按照韦伯定律预测，设绝对阈限的值为a，对应心理量表 的零点，韦伯分数ΔΦ/Φ=C ；那么，心理量表的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） 为底的对数： ψ=log（1+C）(Φ/a) • 经过对数换底公式的变化，可以得到更简洁的形式： ψ=KlgΦ （ψ是心理感觉的量值，Φ是物理刺激高出绝对阈限以上的 单位数量，K是固定的系数）。 • 这个公式就是费希纳定律，即：感觉强度的变化和刺激强 度的对数变化成正比。
• 最优条件下各种感觉道的韦伯分数
感 觉 道 音高/2000Hz 重压觉/400g 视明度/100光子 举重/300g 响度/100dB，1000Hz 橡胶气味/200嗅单位 皮肤压觉/5g/mm2 咸味道/3mol/L（3克分子/公升） 韦伯比例 1/333 1/77 1/62 1/52 1/11 1/10 1/7 1/5
• 韦伯定律：ΔΦ/Φ=C （ΔΦ和Φ分别为差别阈限的大小和
刺激的强度水平，C代表韦伯分数）
重量的差别阈限
两名被试在6种不同 重量条件下测定了 感觉阈限，除去很 轻刺激的差别阈限， 其他数据都能拟合 成一条直线。 韦伯定律的有效性
• 意义：比较不同感觉道及不同条件下的感受性成为 可能。如明度和噪音响度的感受性
• 实验数据举例
比例量表的建立
比例量表：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他比例 具体做法：一个阈上刺激做标准，被试调整比较刺激，使 其感觉为标准刺激的一定比例，如2倍、3倍、1/2倍、或1/3 倍等。 例子：听觉响度量表的制作，史蒂文斯采用半分法，给被 试者一个响度的音，作为标准刺激，让他调节另一个音直 到他感觉到比标准刺激的音低一半。40dB的1000Hz的音响 度为一宋。当一个宋被判断为是47dB强度音的一半响度时， 可肯定 47dB的响度就是2个宋。同样，可以得出55dB的响 度为4个宋，以此类推即可制成一个宋的听觉响度量表。
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感觉阈限的测量
绝对阈限： 有 50% 的次数能引起感觉，
50% 的次数不能引起感觉的刺激强度为该 刺激的绝对阈限。
差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，
50% 的次数不能觉察出差别的刺激强度差 别值为该刺激的差别阈限。
感觉阈限的测量
某些近似的绝对阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
• 5种样品对偶比较数据整理 • 注意问题： 针对一个被试得到的心理物理量表的推广性差； 要求这种对偶比较是可传递的，如果刺激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。
• 时空效应干扰不明显，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’/n
物理量 测量仪器 心理量
亮度 声强（声压） 重量 温度