心理物理法

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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（7）
韦伯定律的主要贡献
第一，给我们提供了一个比较辨别能力 的指标。
第二，可对不同感觉道的感受性进行比 较。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（二）测量感觉阈限的方法
先查P-Z转换表，将P值（百分数）转换为Z分数；
求出9和11mm的平均Z分数；
1.51SD+0.45SD=2
SD=1.02
RL=9+1.51*1.02=10.54（mm）
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
计算方法二
平均Z分数法：
先查P-Z转换表，将P值（百分数）转换为Z分数； S-Z作图：利用相似三角形原理求出Z=0时的刺激
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
计算方法一
直线内插法（linear interpolation）：
计算：
11-10 RL-10
=
RL≈10.56mm
66-29 50-29
优点：简单易算 缺点：不够精确，因为只有两个数据参与计算。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
计算方法二
平均Z分数法：
Fechner通过对感觉强度与刺激强度之间的数量关系的 长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。
一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它的中心问 题仍然是物理量和心理量之间的数量关系的问题。
心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类
感觉阈限的测量；
阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。
自从本世纪50年代，W. P. Tanner, Jr.和J. A. Swets把信 号检测论（signal detection theory，SDT）引入心理学 领域以来，又为心理物理学的研究提供了一个新的有力 工具。
第四章 心理物理法
PSYCHOPHYSICAL METHOD
感觉阈限的测量 感觉阈限 感觉阈限测量的方法
心理量表 顺序量表 等距量表 比例量表
信号检测论 由来 基本原理 d’与ROC曲线 应用
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
心理物理学 Psychophysics
定义：就是研究心理量和物理量之间的 关系的科学。
测定DL
DL上限 DL下限 主观相等点
常误 差别阈限
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定DL-坎版
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定DL-孟版
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定DL
递减：最后一次从“+”到“非+”的转折点为Lu；第一 次从“非-”到“-”的转折点为Ll。
递增：最后一次从“-”到“非-”的转折点为Ll；第一次 从“非+”到“+”的转折点为Lu。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
一、感觉阈限的测量
区分物理刺激与心理量：
想象你在10月跳进新安江游泳…… 电影开始后进电影厅，几分钟后能看清座位
号码…… 一斤棉花 —— 一斤铅？
720g枕头 = 30—225g铅
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（1）
刚刚能引起感觉的最小刺激 强度被叫做绝对阈限 （absolute threshold）。简 写RL。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（4）
差别阈限（difference threshold）是刚好能引起 差别感觉的刺激物间的强度差异量。简写DL
差别阈限值也称最小可觉差 （just noticeable difference，j.n.d）。
操作定义：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的差别。
这主要是因为科学家使用心理物理学的方法提出了第一 个心理现象的精确定律（mathematical laws），尽管这 个定律不一定那么完美。
首先，测量感觉是非常困难的，我们不能象测量石头 的重量或光的强度那样来测量感觉。
其次，内部判断与作用于感受器的物理量之间并不是 完全一对一的。因此，我们必须把物理刺激及其引起 的感觉区分开。
高
报告有感觉
实际无感觉
实际有感觉
报告无感觉
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL——误差
期望误差与习惯误差（常误CE） 求出所有递减系列的阈限平均值X↓ 求出所有递增系列的阈限平均值X↑ 比较两个平均值的差异 递增>递减：习惯误差 无差异：无期望误差或习惯误差 递增<递减：期望误差
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值。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
其他计算方法（参见孟版教材）
最小二乘法 斯皮尔曼分配法
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定DL：以重量DL为例
刺激：7个比较刺激，1个St 程序：
确定比较刺激（185-215g，间隔5g）和St
（200g）；
每次呈现一个比较刺激和St，要求被试做出
第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL——误差
练习效应与疲劳效应 练习效应：阈限越来越低； 疲劳效应：阈限越来越高； 分别求出前后两部分的阈限值，然后比较两个 阈限值之间是否有差异。
控制方法：ABBA法，即“↑↓↓↑”以排除练习或 疲劳效应对常误的影响。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
物理量是指对身体各感官的刺激；心理 量是指各种感觉或主观印象。
亮度（luminance） —— 明度（brightness） 强度 —— 响度（loudness） 重量（weight） —— 重量感觉（heaviness）
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
心理物理学
心理物理学的先驱是G. T. Fechner（1801-1887）。
表1 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
*引自Schiffman（1996），这些阈限值仅作示意用。1ft. = 30.48cm
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（5）
1846年E. H. Weber发表了他关于重量差别 阈限的研究，系统地阐明了差别阈限和标准 刺激之间的关系。
差别阈限和标准刺激成正比，并且差别阈限 和标准刺激的比例是一个常数：△I/I = k 表 示。在这里，△I代表差别阈限，I代表标准刺 激强度，k是小于1的常数。k也称作韦伯比例 或韦伯分数。
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第四章 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理物理学
实验心理学讲义
一、感觉阈限的测量
著名的实验心理学史专家Edwin G. Boring（1950）认 为对内部感受（internal impression）（the ‘psycho’ of psychophysics）与外部世界（the ‘physics’ of the psychophysics）之间关系的测量方法的引入，是科学 心理学开始的一个标志。
按照这种说法，低于绝对阈 限的刺激强度我们总是感觉 不到的，而高于绝对阈限的 刺激强度我们总是能感觉到 的。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（2）
有50%的次数 能引起感觉， 50%的次数不 能引起感觉的 那一种刺激强 度。
（操作定义）
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（3）
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定DL——误差
期望误差与习惯误差 练习效应与疲劳效应 时间误差与空间误差（St与比较刺激的时间及空间
顺序）：多层次ABBA法
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
阶梯法 Staircase method
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
阶梯法
特点、与最小变化法的区别
刺激的增减并非事先确定的，而是根据被试 的反应确定；
刺激强度的增加和减小是连续进行的，实验 次数在30次左右，或被试的反应曲线达到高 原期；
刺激强度的变化幅度保持恒定，幅度的确定 既不能太大（每变化一个幅度，被试反应就 变化以此，阈限不准确），也不能太小（会 使实验次数增加）
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第四章 心理物理学
测量感觉阈限的方法有三种
最小变化法 恒定刺激法 平均差误法
特别注意这三种方法的实验程序和实验 结果的统计处理；以及三种方法的优缺 点比较。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
1、最小变化法 minimal-change method
又叫极限法（ limit method ） 将刺激按递增或递减系列的方式，系统地探求被试
比较； 被试的反应有两类反应（轻、重）和三类反
应（轻、等、重）之分，两种反应方式的计 算方法不同。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
三类反应
直线内插法：
Lu（50%次重于St的比较刺激）：204g Ll（50%次轻于St的比较刺激）：196.6g DL=（Lu-Ll ）/2 = 3.7g
计算方法：先计算出每个系列的阈限值，再求出 总的阈限值。
注意：递增和递减系列要要等；递增与递减系列 要交替进行；每个系列起始点不一样，避免被试 形成定势。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL——误差
期望误差
被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误 的判断。
递减系列：提前报告“无”，阈限比实际的 高
测定DL
刺激：比较刺激系列（↑或↓系列）、标准刺激（St） 程序：每次呈现两个刺激，要求被试报告比较刺激与
标准刺激的关系（+，=，-）。“？”记为“=”。与 测定绝对阈限不同的是：每个系列要记录到被试的三 类报告，而且要等到被试反应稳定时再终止并进行下 一个系列。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
实验心理学讲义
2、恒定刺激法 method of constant stimulus
只使用最大强度和最小强度之间的5-7个刺激， 且这些刺激在实验过程中维持不变，故名恒定刺 激法。
最大强度要大到它被感觉的概率达到95%左右， 最小强度要小到它被感觉的概率只在5%左右。 各个刺激之间的距离相等，所有刺激随机呈现， 每个刺激呈现的次数相等。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL
刺激：5-7个恒定刺激 程序：
预实验选定5-7个刺激； 随机呈现这些刺激，每个刺激要呈现50-200
次，且次数相等； 统计出各个刺激所引起的各种反应（有、无，
或大、小）的次数。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL
以两点阈测定为例：
8、9、10、11、12（mm）5个恒定刺激； 随机呈现这些刺激，每个刺激呈现200次，要
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
三类反应
缺点：
DL结果受被试个性影响。 被试自信时，“=”少，“+和-”多，DL小； 被试谨慎时，“=”多，“+和-”少，DL大。
求被试判断感觉到的是“一点”还是“两 点”； 统计出被试判断各个刺激为“两点”的次数。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
计算方法一
直线内插法（linear interpolation）：
S-P作图：两点距离为横坐标，报告两点的比例 为纵坐标，画出曲线。找出50%对应的距离。
RL≈10.6mm
不同感觉道的韦伯分数是不同的。后来， Fechner把这个关于差别阈限的规律称为韦 伯定律（Weber Law）。
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
（一）感觉阈限（6）
表2 最优条件下各种感觉道的韦伯比例
感觉道
韦伯比例
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）
由一类反应到另一类反应的转折点或阈限的位置。
绝对阈限的测量：音高绝对阈限
差别阈限的测量：时间差别阈限
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL
刺激：刺激系列（递增或递减系列）
程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到 刺激。不确定时既可记为“？”，也可让被试迫 选“有”或“无”。一个系列进行到被试的反应 发生变化时即可停止，进行下个系列。
递增系列：提前报告“有”，阈限比实际的 低 报告无感觉
实际无感觉
实际有感觉
报告有感觉
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第四章 心理物理学
实验心理学讲义
测定RL——误差
习惯误差
被试因习惯于由原先刺激所引起的感觉状态， 对新的刺激做出错误判断。
递减系列：坚持报告“有”，阈限比实际的 低
递增系列：坚持报告“无”，阈限比实际的