W06 感觉和心理物理学 -2010-08-15-.pdf

第五讲 感觉和心理物理学 2 感觉 也可以测量吗 绝对阈限 差别阈限 三种技术 三条定律 3 心理物理学 这里的心理 物理 分别指什么 4 自变量 因变量 物理量 刺激的属性 光 波长 亮度 声 波长 频率 温 摄氏度 K氏度 气味 分子的形状 浓度 等等 心理量 被试的感觉 如何测量 语言 或动作 报告 5 控制变量 内部的 心理的 观察者做出某种反应的意愿和标准 从内部发生 影响反应 外部的 物理的 环境中的噪音 从外部发生 影响反应 在流程中 内部和外部相互作用而产生的 期望 适应 实验中 刺激呈现的顺序 可能带来上述两种误差 6 实验设计 分配被试 被试应该被分配到几个组 SmallSmall n designn design 可用吗 流程控制 呈现刺激时 用什么顺序 实验任务 判断 一个 简单判断 有或无 精确判断 数量多少 比较 两个 简单比较 大或小 精确判断 距离或比值 7 心理物理学 问题 困难 思路 8 问题 物理和心理 能对应吗 明度 心理 光强 物理 响度 心理 声强 物理 两个更精细的问题 感觉从无到有 怎么变化 感觉从弱到强 怎么变化 感觉量0和1的差别 感觉1和2的差别 两者一样大吗 9 困难 1 感觉量无法直接测量 物理量 外部世界中 物质本身的属性 心理量 内部世界中 神经电活动造成的 印象 2 物理刺激的强度 心理感觉的强度 物理刺激 物理刺激引起的感觉 二者必须区分开 例子 温度和温度感 压力和压力感 分别如何测量 10 思路 如果 内部印象 可以被测量到 接下来就可以问两个问题 感觉量从0到1 物理量怎样变化 感觉量从1到2 物理量怎样变化 如果上述两个问题都有了回答 就可以延伸出去 建立数学函数 f f i i 那么 如何开始测量呢 那么 如何开始测量呢 11 测量感觉 从零开始 12 绝对阈限 猜想 一个定义 刚好能引起感觉的最小刺激 强度 称为 绝对阈限 问 你认为 这个定义表达出了 阈限 的含义吗 你认为 这是一个操作定义 吗 为什么 13 绝对阈限 实测 14 绝对阈限 定义 操作定义 一种刺激强度 如果有50 的次数能引起感觉 有50 的次数不 能引起感觉 那么这种刺激强度称为绝对阈限 一种刺激强度 如果被试有50 的次数报告 有感觉 50 的 次数报告 没有感觉 那么这种刺激的强度称为绝对阈限 上述两种表达的共同点在哪里 15 绝对阈限 计算 为什么是 50 的次数 1 50 在计算上 转折点的平均值就是50 有 和 没有 的频次 用算术平均数表示 刚好引起感觉 的最小刺激强度 2 2 次数次数 测量指标是反应频次 两个值 有 和 没有 测量的结果是频次 计算的结果也是频次 16 小结 操作定义 一种测量技术 一种测量结果 一个特定的操作定义 有什么样的测量 就有什么样的操作定义 有好的测量方法和结果 才有好的操作定义 一个理论概念 可以有两种 三种操作定义 绝对阈限 从无到有的模糊边界上 通过计算 得到50 作为绝对阈限 17 绝对阈限 多种操作定义 18 内行看门道内行看门道 每种陈述都有两种做法 其中的自变量 因变量和控制 变量分别是什么 哪一种做法好 通道通道绝对阈限绝对阈限 视觉 亮度清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 听觉 响度安静条件下20英尺远处表的滴答声 味觉 甜味一茶匙糖溶于8升水中 触觉 触感一只蜜蜂的翅膀从1厘米高处落到你的背部 19 测量感觉 三种技术 20 最小变化 极限 法 极限法 刚才展示绝对阈限的实 测结果时 数据的排布 方式就来自极限法 也 称最小变化法 阶梯法 极限法的变式 渐增序列和渐减序 列 两者要连续地 交替进行 一旦遇到转折点 立即进入下一序列 某些被试可能会有 比较强的期待效应 更常用的两种技术 恒定刺激法 正误法 若干 固定 强度的刺激 按照随机顺序呈现刺激 让 被试做反应 统计被试的反应 计算阈限 优点 消除顺序效应 节省 反应次数 平均差误法 调整法 若干 初始 强度的刺激 让被试自己调整刺激 自己 判断刺激强度是否达到标准 统计被试的反应 计算阈限 优点 被试能发挥主动性 有更强的操作兴趣 21 22 小结 最小变化法 固定顺序 逐渐变化 大量刺激 变式 阶梯法 减少刺激的呈现次数 恒定刺激法 随机顺序 乱序呈现 少量刺激 平均差误法 固定顺序 自己调整 注意 三种技术的程序和统计 各自不同 继续测量感觉 感觉量如何增加 23 差别阈限 定义 问题 两个刺激有多大差别 才能被区分 理论陈述 刚好感觉到 有差别 的物理强度之差 为差别阈限 差别阈限 有称为 最小可觉差 JND just noticeable difference 操作定义 两个刺激 有50 的次数觉察到差别 50 的次数觉察不到差别 两者物理强度的差 就是差别阈限 24 25 差别阈限 测量 两个刺激两个刺激 同时呈现 前后呈现 让被试做比较 有没有差别 哪一个刺激大 强 哪一个刺激小 弱 或是两者相等 韦伯定律 26 差别阈限的变化规律 I I k Weber 1846 I 差别阈限 I 标准刺激强度 k k 1 韦伯分数 常数 以重量为例 标准刺激越大 则差别阈限越大 韦伯分数的相对稳定 感觉通道不同 刺激性质不同 k 也不同 用 k 就可以比较不同感觉通道的感受性强弱 27 最优条件下各种感觉道的韦伯分数 28 感觉道感觉道韦伯分数韦伯分数 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 费希纳定律 29 30 对数定律 从韦伯定律出发 做数学推导 把最小可觉差 差别阈限 作为感觉量的单位 即每 增加一个差别阈限 心理 量增加一个单位 I 越来越大 感觉的增 量却相同 因此 物理的 增量和心理的增量 二者 是对数关系 在感知觉研究中 费希纳定律 有深远的意义 例如 面孔 部件的空间位置和面孔知 觉的关系 也符合费希纳 定律 史蒂文斯定律 31 32 指数 幂 定律 测量方法 三种 直接估计法 direct scaling procedures 1 呈现一个高于阈限的标准刺激 给定一个数字 例如100 再呈现一个实验刺激 让被试 报告一个数字 表示实验刺激 的强度 2 呈现一个高于阈限的标准刺激 让被试自己调整出2倍 1 2倍 强度的刺激 3 呈现两个高于阈限的刺激 让 被试估计两者的比率 用语言 报告这个比率 33 Power Law ExponentScaling Task 0 33Brightness of 5 deg target in dark 0 5Brightness of brief flash 0 6Smell of heptane 0 6Intensity of 250 Hz finger vibration 0 67Loudness of 3000 Hz tone 0 7Visual area 0 8Tactual hardness 0 95Intensity of 60 Hz finger vibration 1Ambient temperature 1Visual length 1 1Duration of white noise 1 1Pressure on palm 1 1Vocal sound pressure 1 3Thickness of blocks haptic 1 3Taste of sucrose 1 4Taste of salt 1 45Heaviness of lifted weights 1 5Temperature of arm 1 5Tactual roughness 1 7Handgrip strength 2Electrical stimulus auditory 3 5Electric shock to skin 7Electric shock to teeth ouch 定律更迭 小步前进 韦伯定律 费希纳定律 费希纳总结了韦伯定律 在此基础上 推出 对数函数 心理物理学从费希纳开始 费希纳定律 史蒂文斯定律 分别能做何种类型的测量 近似地 对数函数是一条指数函数 是很多 种可能的幂函数之一 近似地 费希纳定律可以看作史蒂文斯定律 的一个特例 34 史蒂文斯 1946年 美国科学院院士 1960年 杰出贡献奖 S S Stevens 1957 On the psychophysical law Psychological Review 64 3 53 181 Available online 5 May 2007 心理物理学 意义和价值 实际应用的价值 感觉声音变 响 两倍 能量水平要增加多少 感觉洗澡水变 热 两倍 温度要提高多少 感觉电击导致 痛 两倍 电强度要增加多少 所有这些问题 都可以用心理物理学的方法找到答案 理论研究的意义 特定的测量方法 是出现新学科最重要的标志 感觉可以测量 那么复杂心理现象也可以测量 测量技术的