1、心理物理學科學心理學之初1860年，費希納，心理物理學綱要心理物理學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）之間的數量關系。促成了科學心理學的誕生物理量與心理量物理量物理量測量儀器測量儀器心理量心理量亮度光度計明度聲強（聲壓）聲級計響度重量秤重量覺溫度溫度計溫度覺傳統的心理物理學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（ju

2、st noticeable difference，j.n.d）。操作定義絕對閾限：有50%的次數能引起感覺，50%的次數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%的次數能覺察出差別，50%的次數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感覺種類感覺種類覺察閾限值覺察閾限值視 覺清晰無霧的夜晚30英里處看到的一只燭光聽 覺安靜條件下20ft.處表的滴答聲味 覺一茶匙糖溶于8L水中嗅 覺一滴香水擴散到三室一套的整個房間觸 覺一只蜜蜂的翅膀從1cm高處落到你的背部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

3、）、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，尋求從一種反應到另一種反應的瞬時轉換點或閾限的位置。基本程序l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：呈現刺激系列，要求被試報告是否感覺到刺激，當被試反應變化時停止閾限的計算（1）求每個系列的閾限值被試反應發生轉折處的兩個刺激值的中點；（2）求所有系列絕對閾限的算數平均值，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u刺激：一個標準刺激（Sl

4、）和比較刺激（Sv）序列（遞增或遞減）u序列：呈現比較刺激序列，要求被試將之與標準刺激比較，直到被試反應發生轉折，以“+”“-“”=“”？”記錄被試反應。u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與標準刺激(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(標準刺

5、激0.4)誤差控制p測定絕對閾限時產生的誤差以及控制u習慣誤差：繼續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，可以判定存在習慣誤差u期望誤差：期望轉折點的盡快到來的傾向；使遞增系列閾限值偏低，遞減系列閾限值偏高；當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 抵消習慣和期望誤差的方法為遞增和遞減序列數量一致u練習誤差：練習使速度和準確性提高，閾限降低u疲勞誤差：隨實驗進行，速度和準確性降低，閾限升高 控制練習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生的誤差及其控制u習慣、期望、練習和疲勞

6、誤差及其控制方法如上u時間與空間誤差：標準刺激和比較刺激呈現的時間先后和空間位置 多層次ABBA法控制比較刺激系列呈現順序標準刺激呈現位置左右右左右左左右相繼呈現的先后順序前后后前前后后前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進行。當被試報告感覺不到開始呈現的刺激時，主試按一定梯級來增加刺激強度；當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下去，直到達到一個先定的標準或先定的實驗次數時求出各轉折點的平均數就是所求的閾限值。恒定刺激法基本程序u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

7、度被感知的可能性低于5%u每種刺激呈現到50到200次u刺激呈現順序隨機安排，測量絕對閾限時，無需標準值，測量差別閾限時，需將以上刺激與某一標準值比較u求出各個刺激變量引起某種反應的次數，如有、無或大、小絕對閾限的計算絕對閾限的計算以兩點閾的測以兩點閾的測定為例定為例 實驗程序：5個等距的刺激8、9、10、11、12毫米，每個呈現200次，要求被試報告是“兩點還是“一點”u用直線內插法求絕對閾限：將刺激作為橫坐標，以正確判斷的百分數作為縱坐標畫曲線從縱軸的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。應用比例算式計算：11-10/66-29=X

8、-10/50-29差別閾限的計算差別閾限的計算以重量辨別實驗為例以重量辨別實驗為例 實驗程序：以200克為標準刺激，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u用直線內插法求差別閾限：u以三種反應的次數作為縱坐標畫曲線u直線內插求得50%次被判斷為比標準刺激重的重量和50%次被判斷比標準刺激輕的重量，分別作為上限和下限，根據上限和下限，計算差別閾限=1/2(上限-下限)。 75%差別閾限 當反應只有兩類，如大、小，直線內插選取75%的點進行（75%重于和75%輕于標準刺激的點）平均差誤法（method of average error）基本程序

9、u呈現一個標準刺激，令被試再造、復制或調解一個比較刺激，使它們與標準刺激相等。u測定差別閾限時，主試呈現標準刺激，被試調整比較刺激，遞增或遞減u測定絕對閾限時，假設標準刺激為零。閾限計算u絕對閾限：每次調節結果的算術平均數u差別閾限： 或u其中，PSE為主觀相等點，即多次調整結果的平均數，St為標準刺激強度u也可以用每次調整的刺激分布的標準差來表示差別閾限誤差控制u動作誤差： 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傾向。u時間誤差： 標準刺激和比較刺激是相繼呈現導致的反應傾向。u控制方法： 多層次的ABBA法閾上感覺的測量測定感覺閾限：為心理物理函數標定起點閾上感覺測量：確定

10、心理物理函數的走勢；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。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。順序量表等距量表比例量表順序量表的建立l兩種方法：等級排列法與對偶比較法兩種方法：等級排列法與對偶比較法l等級排列法等級排列法程序：同時呈現許多刺激，讓多個被試按照一定標準，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行排列便構成順序量表。例子：17名被試評定10張廣告，根據結果求出各指標M

11、R、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。結果l對偶比較法對偶比較法程序：刺激成對出現，要求被試判斷哪一個刺激在某一特性上更為突出，然后根據每個刺激優于其它刺激的百分比進行排序，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，那么配成對的個數是n(n1)/2例子：比較5種樣品，根據結果求出C、P、Z、P、C、Z10對樣品對偶比較數據整理注意問題：針對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優先于刺激B，而且刺激B優先于刺激C，那么刺激A優先于刺激C。等距量表的建立l等距量表：無真正零點，有等距單位

12、，可進行加減運算l通過PZO轉換，將順序量表直接轉化為等距量表（廣告例子）l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l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準刺激，確定第一個差別閾限；再以絕對閾限加上第一個差別閾限的刺激強度為基準，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，以絕對閾限以上的最小可覺差數為

13、縱坐標，畫出的心理物理關系圖就是等距量表（如右圖）數據結果支持費希納定律實驗數據舉例比例量表的建立l比例量表：真正零點，等距單位，可進行加減乘除運算l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：一個閾上刺激做標準，被試調整比較刺激，使其感覺為標準刺激的一定比例，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音，作為標準刺激，讓他調節另一個音直到他感覺到比標準刺激的音低一半。40dB的1000Hz的音響度為一宋。當一個宋被判斷為 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

14、為4個宋，以此類推即可制成一個宋的聽覺響度量表。l數量估計法制作方法：呈現一規定了主觀數值的標準刺激，要求被試以這個主觀值為標準，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或中數作為感覺值；再以刺激值為橫坐標，感覺值為縱坐標，即可制成感覺比例量表。例子：長度估計，假定長度單位1作為標準刺激，用其他10種比它長的刺激作為比較刺激數據結果支持史蒂文斯定律心理物理函數描述對刺激的心理感受和刺激的物理屬性之間關系的函數。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心刺激強度和差別閾限間的關系強度為

15、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。韋伯分數：對于任何同一類的刺激，產生一個最小可覺差所需增加的刺激量，總是等于當前刺激量與一個固定分數的乘積，這個固定分數被稱作韋伯分數。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代表韋伯分數）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條件下各種感覺道的韋伯分數最優條件下各種感覺

16、道的韋伯分數 感感 覺覺 道道韋韋 伯伯 比比 例例 音高/2000Hz1/333 重壓覺/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/5g/mm21/7 咸味道/3mol/L（3克分子/公升）1/5韋伯定律的修正u韋伯定律在刺激強度水平很低的條件下會失效u修正后的公式：/(+a)= C或者= C(+a)ua是一個數值很小的常數，修定后對極低刺激強度下的數據有較好的擬合u參數a解釋為感覺噪音費希納定律（對數定律）v費希納定律的推導v費希納定律的改進v費希納定律的成立條件費希納定律的推導u

17、依據的心理量表：差別閾限法u依據韋伯定律推導u韋伯定律所求的心物對應關系（韋伯分數20%）l公式推導按照韋伯定律預測，設絕對閾限的值為a，對應心理量表的零點，韋伯分數/=C ；那么，心理量表的1就對應了a(1+C)；2就對應著a(1+C)2；n就對應著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： =log（1+C）(/a) 經過對數換底公式的變化，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量，K是固定的系數）。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變化成正比。l費希納定律成立

18、的條件假定韋伯定律對所有類型和強度的刺激都是正確 Riesz(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）l數量估計法：呈現一規定了主觀數值的標準刺激，要求被試以這個主觀值為標準，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或中數作為感覺值l聲音響度的比例量表當刺激強度以幾何級數(8倍)增加時，心理量也以幾何級數(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l冪定律 SbIa( S是感覺量；常數b是由被試決定

19、的；a是感覺道和刺激強度決定的冪指數) l數量估計法實驗驗證：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）的實驗結果各種感覺的冪指數跨感覺道的匹配技術：無需被試產生數字判斷，被試的任務是把兩個不同感覺道產生的感覺量相等起來。例如，可以要求被試調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 在雙對數坐標中，等感覺函數是直線，斜率由兩個指數決定。感覺的直接測量l傳統心理物理學