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北大心理学课件第四周课程上心理物理学（1）Psychophysicsl定义：就是研究心理量和物理量之间的关系的科学。l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。l亮度（luminance）明度（brightness）l强度响度心理物理学（2）Psychophysicsl心理物理学的先驱是G.T.Fechner（1801-1887）。lFechner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。l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。l心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类l感觉阈限的测量；l阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。l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。一、感觉阈限的测量l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。l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则完美。l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。l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。（一）感觉阈限（1）l刚刚能引起感觉的最小刺激强度被叫做绝对阈限（absolute threshold）。l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。l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）（一）感觉阈限（2）表表1 某些近似的觉察阈限某些近似的觉察阈限感觉种类感觉种类觉察阈限值觉察阈限值视 觉清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光听 觉安静条件下20ft.处表的滴答声味 觉一茶匙糖溶于8L水中嗅 觉一滴香水扩散到三室一套的整个房间触 觉一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部 *引自引自Schiffman（1996），这些阈限值仅作示意用。），这些阈限值仅作示意用。1ft.=30.48cm（一）感觉阈限（3）l差别阈限是有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。l差别阈限值也称最小可觉差（just noticeable difference，j.n.d）。（一）感觉阈限（4）l1846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。l他指出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，通常用 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。l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）。（一）感觉阈限（5）表表2 最优条件下各种感觉道的韦伯比例最优条件下各种感觉道的韦伯比例 感感 觉觉 道道韦韦 伯伯 比比 例例 音高/2000Hz1/333 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）1/5（一）感觉阈限（6）l韦伯定律的主要贡献l第一，给我们提供了一个比较辨别能力的指标。l第二，可对不同感觉道的感受性进行比较。（二）测量感觉阈限的方法l测量感觉阈限的方法有三种l最小变化法l恒定刺激法l平均差误法l学习者应特别注意这三种方法的实验程序和实验结果的统计处理。1、最小变化法（1）l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。l心理实验方法83页最小变化法（2）l主观相等点l不肯定间距的中点被称为主观相等点（PSE）。它的含义是，被试在做比较时，实际上是以6275in为标准刺激，而不是以规定的64in为标准刺激。l相等地带l上限与下限之间叫做不肯定间距（I/U）或叫做相等地带。1、最小变化法（3）l当用最小变化法进行实验时，被试会产生习惯误差或期望误差。l所谓习惯误差就是指被试因习惯于由原先的刺激所引起的感觉或感觉状态，而对新的刺激作了错误的判断。l期望误差是指被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误的判断。1、最小变化法（4）abba实际无感觉报告无感觉报告有感觉实际有感觉阶梯法阶梯法l阶梯法和最小变化法不同的地方，就在于它把增加和减少刺激强度的程序连续进行。当被试报告感觉不到呈现的刺激时，主试就按一定梯级来增加刺激强度；而当增加到被试感觉到了时，又按一定的梯级来减少刺激强度。实验按这样的顺序继续下去，直至达到一个先定的标准或先定的实验次数为止。2、恒定刺激法（1）l刺激通常都由57个组成，在实验过程中维持不变，因而这种方法叫做恒定刺激法。刺激的最大强度要大到它被感觉的概率达到95%左右，刺激的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，与最小变化法不同的是，恒定刺激法的刺激是随机呈现的，每个刺激呈现的次数应相等。l在用恒定刺激法来测量差别阈限时，标准刺激和比较刺激是继时呈现的，这就可能产生时间误差。如主观相等点小于标准刺激，就产生负的时间误差。反之，就产生正的时间误差。2、恒定刺激法（2）l计算绝对阈限的方法l直线内插法l优点是简单易算，但不够精确l平均Z分数法l平均Z分数法可以避免直线内插法的缺点，因而提高了结果的精确度。这种方法首先要求把实验结果的P值比例转换为标准分数即Z分数，这可以通过P-Z转换表来获得。l最小二乘法l比平均Z分数法更为精确的方法。用最小二乘法做直线时，要先确定直线方程：Y=abX中的a和b。3、平均差误法（1）l这个方法的典型实验程序是，实验者规定以某一刺激为标准刺激，然后要求被试调节另一个比较刺激，使后者在感觉上与标准刺激相等。l客观上一般不可能使比较刺激与标准刺激完全一样，于是每一次比较就都会得到一个误差，把多次比较的误差平均起来就可得到平均误差。l因为平均误差与差别阈限成正比，所以可以用平均误差来表示差别感受性。3、平均差误法（2）l求平均误差的方法有两种l把每次调节的结果（或每次的判断）与标准刺激之差的绝对值平均起来作为差别阈限。l把每次调节的结果与主观相等点之差的绝对值平均起来作为差别阈限。在这里，主观相等点是相等地带的中点，它等于各比较刺激的平均值。三种方法的比较l以上3种古典心理物理学方法各有自己的特点l最小变化法的实验程序和计算过程都具体地说明了感觉阈限的含义，但它会因其渐增和渐减的刺激系列而产生习惯误差与期望误差。l恒定刺激法的实验结果可以应用各种数学方法加以处理，因而便于与其它测定感受性的方法进行比较。在应用3类反应的实验程序时，被试的态度会对差别阈限值有较大影响。l平均差误法的特点是求等值，它的实验程序容易引起被试的兴趣，但对不能连续变化的刺激则不能用平均差误法来测其差别阈限。二、心理量表（1）l物理刺激可由物理量表来测量。l但是，心理量的大小却不能用物理量表来测量。l首先，这是因为刺激的物理值的变化不一定会引起心理上相应的一对一的变化。l其次，有一些物理刺激本身就难以用物理量表来测量。l心理量表与物理量表一样，也有顺序量表、等距量表和比例量表三类。三、心理量表（2）Properties of ScalesType of ScaleQuantitative Information?Constant Unit?Absolute Zero?Examples of Permissible StatementsExamplesNominalNoNoNoABNumbering of football jerseys,social security numberOrdinalYesNoNoABRankings of football teams,military ranksIntervalYesYesNo(A-B)=(C-D)Temperature in,time of dayRatioYesYesYesA=2BHeight,weight,cost顺序量表的制作顺序量表的制作l顺序量表是一种比较粗略的量表，它既无相等单位又无绝对零点，只是把事物按某种标准排一个顺序。l对偶比较法是把所要测的刺激配成对，逐对呈现给被试，让被试判断在两个刺激中哪一个某种特性更明显。若有n个刺激，一共可配成n（n1）/2对。以消费者对某种商品颜色喜爱程度的实验为例。l等级排列法是一种更为直接的方法，它要同时呈现所有的刺激，让被试根据一定的心理特点，将其中最优的刺激排在第一位，把最差的刺激排在最后，其他刺激依次排在中间，以等级来表示与各刺激相应的心理量的顺序。卡特尔对当时10个著名的天文学家排过等级。等距量表的制作等距量表的制作l等距量表是一种有相等单位但没有绝对零点的量表，因此它只能做加减运算，不能做乘除运算。l感觉等距法是一种制作心理等距量表的直接方法。特点是让被试把两个感觉的距离分成几等份。可以同时分成几个等份，也可以用一次分成两个等份的方法，最后分成几个等份。以二等分法制作一个音高的等距量表。l差别阈限法是制作心理等距量表的一种间接方法。费希纳提出，差别阈限（T）造成了最小可觉差（j.n.d），因而j.n.d可以用作单位来测量感觉量的大小。比例量表的制作比例量表的制作l比例量表既有绝对零又有相等单位，因此它除了可以测量对象之间的差别，还可以确定它们之间的比例。l分段法是制作心理比例量表的一种直接方法。这种方法是通过把一个感觉加倍或减半或取任何其他比例来建立心理量表。以线段长度的比例为例，说明如何用减半法制作比例量表。l数量估计法用数量估计法制作比例量表比分段法简单易行。它要求被试对各种刺激引起的感觉量直接用数字估计。斯蒂文斯1975年的一项数量估计实验。斯蒂文斯定律斯蒂文斯定律l斯蒂文斯定律幂定律指的是心理量S（如长度的主观单位）是物理量I（如线段的长度）的幂函数，用公式表示即S=kIn。这就是斯蒂文斯提出的幂定律或称斯蒂文斯定律。l数量估计法用数量估计法制作比例量表比分段法简单易行。它要求被试对各种刺激引起的感觉量直接用数字估计。l感觉道交叉匹配法斯蒂文斯曾用不同感觉道的交叉匹配法来进行实验，以进一步验证斯蒂文斯定律。实验中被试紧握手压力计，用握力大小来匹配电流、白噪音、振动等等。