课件：人的听觉频率范围.ppt

第三章 感觉,我们如何认识世界？,我们的知识又是怎样得到的？,这一切均始于我们的感觉！,1、掌握感觉的基本概念 2、了解感觉编码的相关理论 3、理解感受性与感觉阈限的关系，以及韦伯定律。 4、掌握视觉、听觉的生理机制以及色觉和听觉理论。,教学目标,第一节 感觉的概述 第二节 视觉 第三节 听觉 第四节 常见感觉现象及感觉规律,目录,第一节 感觉的概述,感觉（sensation）:人对直接作用于感觉器官的客观事物的个别属性的反映。,一、 感觉和感觉的意义,感觉提供了内外环境的信息。,感觉保证了机体与环境的信息平衡。,感觉是人全部心理现象的基础。,感觉 的意义,感觉剥夺实验的结果,二、 感觉的编码,外界输入的 物理能量 和化学能量,感官的 换能作用,神经系统 能够接受的 神经能或 神经冲动,德国生理学家缪勒提出了神经特殊能量学说（theory of specific nerve energy)。 他认为各种感觉神经具有自己特殊的能量，他们在性质上是互相区别的。每种感觉神经只能产生一种感觉，而不能产生另外的感觉。 这否定了感觉是对客观世界的认识，在认识论上是错误的。,二、 感觉的编码,特异化理论(specificity theory),特异化理论和模式理论,感觉,视觉神经元,听觉神经元,痛觉神经元,嗅觉神经元,味觉神经元,肤觉神经元,视 觉,听 觉,痛 觉,嗅 觉,味 觉,肤 觉,模式理论(pattern theory)编码是由整组神经元的激活模式引起的，只不过某种神经元的激活程度较大，而其他神经元的激活程度较小。,二、感觉的编码,编码,绝对感受性和绝对感觉阈限 绝对感觉阈限(absolute sensory threshold),三、感受性与感觉阈限,绝对感受性（ absolute sensitivity）人的感官器官对最小刺激量的感觉能力。 二者成反比例关系：E=1/R,感觉阈限,差别感受性和差别阈限 差别阈限（difference threshold）,三、 感受性与感觉阈限,差别感受性（difference sensitivity）对最小差异量的感觉能力。,韦伯定律（Webers law）： KR/R （R为引起原初感觉的刺激量；R为引起差别感觉的刺激增量；K为常数。） 根据韦伯分数的大小，可以判断某种感觉的敏锐度。韦伯分数越小，感觉越敏锐。但是，韦伯定律只适应于中等强度的刺激。,三、 感受性与感觉阈限,不同感觉的最小韦伯分数,小测验：1.测定绝对阈限 把一个钟放在一个安静的房间里。渐渐离开钟所在的位置直到听不到钟的滴答声。再慢慢地向回移动直到你刚刚能听到滴答声。在这个位置站一分钟，你会注意到有时你能听到声音，有时又听不到。有时声音好像大了一些，你后退一些还是可以听到。这表示你的感受性受一些变量的影响，这些变量包括疲劳、适应、注意分散和背景噪音等。感受性受一些变量影响表明绝对阈限是时刻变化的。它不是一个绝对的点而是一个范围。,2.测定差别阈限 在一个信封里放进一枚一角硬币，另一个放两枚。你可以觉察到两个信封的重量差别。然后把两个信封分别放进同样的两只鞋子，再拿起鞋。你现在能判断哪只鞋里有两枚硬币吗？,一公斤的毛线提高5角，可能不引人注意，而一盒火柴提高5分，就会立即引起社会强烈反映。,应用举例,企业的商品制造者、商业界的经营者，都在努力地确定他们商品的差别阈限。他们研究差别阈限的目的是为了在必须调整产品价格或产品数量和质量时，通过控制一定的条件，来影响消费者的感受性。,例如：当咖啡豆的价格上升时，咖啡成本会随之提高了。咖啡制造者为达到一定的利润，为了不失去顾客，肯定要分析咖啡价格变动的差别阈限。他们可能会采取一次或多次提价的手段来保证利润，但为了不使消费者所觉察，每次提价的幅度，总是控制在低于差别阈限的范围内；他们也可能采用掺入贱价的次咖啡豆来降低咖啡的成本，但咖啡质量下降的水平，是在严格控制的差别阈限的幅度之中的，使消费者尝不到味道或香味的差别。,同理，制造者想要提高产品质量时，也要首先确定大多数消费者感知产品质量变化的差别阈限。他们认为，产品质量提高的幅度如果低于差别阈限，使大多数消费者感觉不到其中的变化，是一种极大的浪费；产品质量提高的幅度如果极大的超过差别阈限，使生产成本提高的幅度大大高于消费者知觉判断的水平，是一种极大的浪费；而使产品质量提高的幅度正好相当于差别阈限或略高于差别阈限，则是一种最经济、最有效的决策。,国外商业界的营销者研究差别阈限的目的是为了对广告、产品包装、商标等方面进行有效的管理。他们面临的一个重要问题是随者社会的发展与商品持续时间的延长，如何使商品的包装与商标既不失去由于多年广告宣传已使消费者熟悉和容易识别的优点，又能跟上时代的步伐，使商品包装与商标具有现代化的特征。为了达到这一目的，经营者精心设计每一商品的包装与商标不断进行低于差别阈限的微妙的变化，从而使消费者觉察不到商品的包装与商标的改变。,有关刺激强度与感觉大小关系的理论： 费希纳的对数定律： PK logI 公式表明当刺激强度按几何级数增加时，感觉强度只按算术级上升。当物理量迅速上升时，感觉量是逐步变化的。,三、 感受性与感觉阈限,斯蒂文斯的乘方定律：PK In 知觉的大小是与刺激量的乘方成正比例的。 注意：费希纳的对数定律是在韦伯定律的基础上研究的，所以该定律只有在中等强度的刺激时才适用。,三、 感受性与感觉阈限,它指出了心理量与物理量关系的两类形式： 一是，当幂指数n时，心理量的增长快于物理量的增长，这与费希纳定律正好相反，但却有着实际的心理意义。 幂定律能更合理、更恰当地反映人的心理规律，因此也就更具有广泛的用途。,第二节 视觉,视觉（vision）光刺激于人眼所产生的。是个体辨别外界事物的明暗、颜色等特性的感觉。 视觉的适宜刺激是光。光是具有一定频率和波长的电磁辐射。 可见光：380780nm（毫微米）,一、 视觉,电磁辐射与光,二、视觉的生理机制： 折光机制 感觉机制 传导机制和中枢机制,（一）眼球（眼球壁和眼球内容物） 眼球壁分三层： 角膜（外层）：外界光线由此入眼，具有屈光作用 虹膜（中层）：调节瞳孔大小 视网膜（内层）：有感光细胞锥体细胞和棒体细胞，具感光功能。 眼球：晶体、房水和玻璃体，皆为屈光介质。,（二）视网膜的构造和换能作用,人的网膜上有1.25亿个棒体细胞和600万个锥体细胞。两种细胞的差异表现在： 形态上 分布上 功能上,锥体细胞与棒体细胞在网膜上的分布,小测验： 1请拿起一支彩色笔杆的笔，向右侧或者左侧伸出你的手臂，将笔放到你看不见的位置。然后握笔朝你的眼前慢慢地平移，而你的目光正视前方。你会发现，当你看到笔一段时间之后，你才能看到它的颜色。 2在桌子上放一张白纸，并在其上画个“十”字，距离纸3040cm，用一只眼睛盯住“十”字处，将一支彩色笔杆的笔从“十”字处缓慢向外移动，开始你能看到笔的颜色，移到一定距离时，笔杆就变成了灰色。,3在白纸上画出下面的符号并将其置于正前方20cm处，左眼闭合，只用右眼注视下图左端的“十”。前后移动白纸，将会发现右端的黑圆形在某个位置消失了。 4将白纸放在刚刚感到圆形消失的位置，保持不动。右眼注视下图中的“十”，此时你会看到，图中黑线的缺口不见了，两段黑线连了起来。 ,（三）视觉的传导机制,（四）视觉感受野与特征觉察器 20世纪60年代，休伯（Hubel)和威塞尔（Wiesel）采用微电子记录技术探索眼睛与大脑之间的关系，并提出了视觉感受野及特征觉察器的概念。 视觉感受野（receptive field of vision）：是指视网膜上的一定区域或范围。 特征觉察器：只对某些特征的刺激反应的神经元。,高等哺乳动物和人类的视觉皮层具有边界、直线、运动、方向、角度等特征觉察器，由此保证了机体对环境中提供的视觉信息作出选择性的反应。,作为特征觉察器的大脑皮层细胞可分为三类： 简单细胞：只对一定网膜位置上的一定特征发生反应； 复杂细胞：对一定特征的反应不受网膜部位的影响； 超复杂细胞：可以觉察由简单特征组成的复杂特征。,（一）明度 1.明度与视亮度 明度（brightness)是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉，主要是由光线的强弱决定的一种视觉经验。,三、视觉的基本现象,视亮度（lightness)是指从白色表面到黑色表面的感觉连续体。它是与物体表面的反射系数决定的，而与物体的照度无关。 2.明度的绝对阈限与差别阈限 3.明度与波长,普肯耶现象,2019/8/6,48,可编辑,（二）颜色 1.什么是颜色 颜色（color)是光波作用于人眼所引起除形象以外的视觉特征。 广义：包括非彩色（白色、黑色和各种不同程度的灰色）和彩色（如红、绿、蓝等） 狭义：仅指彩色。 颜色具有三个基本特性：即色调、明度和饱和度。,光谱颜色波长和范围,颜色的三个特性及其相互关系，可以用颜色立体（color solid)来说明。,2.颜色混合 颜色混合分两种：色光混合和颜料混合 色光混合是将具有不同波长的光混合在一起。,色光混合造成的视觉现象有一定的规律： 互补性：若两种色光混合产生白色或灰色，则这两种色互为补色。如黄-蓝等。 间色性：两种非互补色相混合，产生一种中间色，其色调视原来两种颜色的比例而定，哪种颜色占的比例大，便接近哪种颜色。如红、黄混合生成橙色。,色光混合造成的视觉现象有一定的规律： 代替性：以任何方式混合生成的颜色相同的混合色，可以互相替代，而不受原来被混合颜色的具体光谱成分影响。如黄色可以由红色和绿色的混合所替代。,颜料混合是指颜料在调色板上的混合，或油漆、油墨的混合。 光的混合是相加混合，颜料混合是相减混合。如： 相加混色中，蓝色光黄色光=白色光； 相减混色中，蓝色黄色=绿色。,3.色觉缺陷 色觉缺陷包括色弱（color weakness)和色盲（color blindness)。 色弱：辨色功能低下，对颜色的感受性降低。 （能将红、绿、蓝三色辨别清楚者，视为色觉正常） 色弱患者在男性中占6%。 色盲：不能辨别某些颜色或全部颜色，丧失颜色感觉的现象。分全色盲（只能看到黑色和白色）和部分色盲（如，红绿色盲）。,有科学家指出，有色觉异常的人，其视觉神经通道中的小细胞（parvocellular 又称P细胞）功能异常。视网膜的锥体细胞感受到颜色后，通过视网膜外层的P细胞通路从眼球向大脑的传送时，与大细胞（magnocellur,又称大细胞）通道混在一起，造成大脑的MT区（负责颜色处理的高级脑区）无法分辨各种颜色，从而引起患者对颜色感觉的混乱。,小资料,色觉异常者在日常生活中没有什么大的影响，但是在现在的社会中，色盲/色弱却是处处为您带来限制。色盲/色弱者不能报考及从事与颜色有关的职业，也不能考驾驶证。,局限,Young-Helmholtz三原色理论 1856年，赫尔姆霍茨放弃了一种感受器只对一种波长敏感的看法，认为每种感受器都对各种波长的光有反应。但是不同颜色的感受器对不同波长的光敏感性不同。 不足：它不能解释红绿色盲。,4.色觉理论,对立过程理论 (opponent-process theory)：黑林提出了四色论对立过程理论的前身，黑林认为：视网膜存在着三对视素：黑白视素、红绿视素、黄蓝视素。他们在光的刺激下表现为对抗的过程，即同化作用和异化作用。,赫尔维奇和詹米逊发现了三种对立细胞：黑白、红绿、黄蓝。其中黑白细胞与明度有关，红绿和黄蓝细胞与颜色编码有关。 在视网膜水平，色觉是按三色理论提供的原理产生的；而视觉系统更高水平上，颜色的信息加工表现为对立的过程。,1.暗适应 照明停止或由亮处转入暗处时视觉感受性提高的时间过程。 2.明适应 照明开始或由暗处转入明处时视觉感受性下降的时间过程。,三、视觉的基本现象,在房间里照相时，闪光灯对着你的眼睛一闪，随后你就觉得眼前一片漆黑，要过一会才能看清景物。闪光的强度越强，恢复的时间也就越长。敏感度恢复正常，需要半小时以上。国外根据眼睛的这一特点，研制出一种闪光弹，专门对付犯罪分子。这种闪光弹的亮度远比闪光灯强，在短暂的极强光线刺激下，犯罪分子眼前一片漆黑，只能束手就擒。,我们都有这样的体验,3.普肯耶现象：当人们从锥体视觉向棒 体视觉转变时，人眼对光谱的最大感受性将向短波方向移动，因而，出现了明度不同的变化，这种现象就叫普肯耶现象。,三、视觉的基本现象,4.马赫带 指人们在明暗变化的边界，常常在亮区看到一条更亮的光带，而在暗区看到一条更暗的线条。这就是马赫带现象，马赫带不是由于刺激能量的分布，而是由于神经网络对视觉信息进行加工的结果。,三、视觉的基本现象,5.后像 刺激物对感受器的作用停止后，感觉现象并不立即消失，它能保留一个短暂时间，这种现象就叫后像。,三、视觉的基本现象,6.闪光融合 断续的闪光由于频率增加，人们会得到融合的感觉，这种现象叫闪光融合。 7.视觉掩蔽 在某种时间条件下，当一个闪光出现在另一个闪光之后，这个闪光能影响到对前一个闪光的觉察，这种效应叫视觉掩蔽。 8.视敏度 指视觉系统分辨最小物体或物体细节的能力。,三、视觉的基本现象,第三节 听觉,一、听觉刺激 听觉(hearing)是空气振动传导的声波作用于人的耳朵所产生的感觉。 听觉的适宜刺激是声波。它是由物体振动所产生的1620000Hz的机械波。16Hz以下为次声波， 20000Hz以上称超声波，一般人们听不到次声波和超声波。人的听觉系统最敏感的声波范围是10004000Hz。,次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。次声穿透人体时，不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊，吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木，而且还可能破坏大脑神经系统，造成大脑组织的重大损伤。次声波对心脏影响最为严重，最终可导致死亡。次声虽然无形，但它却时刻在产生并威胁着人类的安全。在自然界，例如太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变；在工厂，机械的撞击、摩擦；军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等，都可以产生次声波。 BIOON.COM(生物谷),小资料：,声波的物理特性包括：频率、振幅和波形。 听觉的三个基本特性：音高、响度和音色。 音高主要是由声波频率决定的。 响度是人对声音大小强弱的主观感受，它与声波的振幅密切相关。表示音响的单位称分贝（decibel,简写为dB）。响度也与频率有关。 音色是对声音品质的主观感受，它由声波的波形决定。 音色是人能够区分发自不同声源的相同音高和音响声音的主要依据,如男声、女声、钢琴声、提琴声表演同一个曲调,听起来各不相同。,以分贝为单位的典型声音的声压级,耳（外耳、中耳、内耳） 外耳：耳廓、外耳道 中耳：鼓膜、三块听小鼓、卵圆窗和正圆窗。 内耳：前庭器官和耳蜗。 传导和中枢机制,二、 听觉的生理机制,声音刺激较长时间(如数小时)的连续作用,引起听觉感受性的显著降低,称作听觉疲劳。听觉疲劳与适应不同,它在声音停止作用后还需很长一段时间才能恢复。 如果这一疲劳经常性地发生,会造成听力减退甚至耳聋。如果只是对小部分频率的声音丧失听觉,叫做音隙。若对较大一部分声音丧失听觉叫做音岛,再严重就会完全失聪。,小资料,（一）听觉的属性 1.音调和频率 音调是一种心理量，它与声波物理特性频率的变化不完全对应。 音调与频率之间的心理物理关系不是直线型的。在低频音一端，很小的频率改变即可觉察到；在高频音一端，需要很大的频率变化才能被觉察，这就是为什么钢琴最低音两个键之间相差仅1.6HZ，而高音两个键相差235HZ。,三、听觉基本现象,2.音响和频率 在相同的声压水平上，不同频率的声音响度是不同的。而不同的声压水平却可产生同样的音响。,3.人的听觉频率范围:1620000赫兹，其中1000赫兹4000赫兹是人耳最敏感的区域。,频率理论也叫电话理论。是1886年，物理学家罗费尔提出来的。 这种理论认为，内耳的基底膜是和镫骨按相同频率运动的。,四、听觉理论,不足：频率理论难以解释人耳对声音频率的分析。 人耳基底膜不能作每秒1000次以上的快速运动。 这是和人耳能够接受超过1000赫兹以上的声音不 相符合的。,四、听觉理论,共鸣理论也叫位置理论，赫尔姆霍茨提出。声音刺激频率高，短纤维发生共鸣，作出反应；声音刺激频率低，长纤维发生共鸣，作出反应。 竖琴,行波理论生理学家冯贝克西发展了共鸣理论提出了新的位置理论行波理论。 声波传到人耳，将引起整个基底膜的振动，振动从耳蜗底部开始，逐渐向蜗顶推进，振动的幅度也随着逐渐增高，从而实现了对不同频率的分析。 但是行波理论难以解释500赫兹