光的颜色和强度对闪光融合临界频率的影响.doc

光相颜色和强度对闪光融合临界频率的影响摘要：采用平均误差法，设计33混合实验设计研究光相颜色和强度对闪光融合临界频率的影响，实验目的为验证性地研究CFF与光相刺激强度之间的函数关系，以及光相颜色的影响。研究结果证明随着光相强度的增加，闪光融合临界频率也相应增加。关键词：光相颜色 光相强度 CFF 平均误差法1 前言刚刚能够引起闪光融合感觉的刺激的最小频率,叫做闪光融合临界频率或闪烁临界频率(critical flicker frequency)，它表现了视觉系统分辨时间能力的极限它体现了人们辨别闪光能力的水平。通过对人的闪光融合临界频率的测定还可以了解人体的疲劳程度。早在18世纪，有人发现了视觉图像。随之CFF最早是用制成扇形的圆盘绕光源前旋转来测定，称之为转盘闪烁方法（rotation disc flicker method）。即用一个有黑白扇形组成的圆盘就能测定CFF。让被试注视圆盘，逐渐增加圆盘的旋转速度,直到把闪烁着的圆盘刚刚看成均匀的灰色盘时，圆盘的旋转速度周数秒就是CFF，单位名称为赫。但是由于光源来自外部，光源即使照射到黑的部分也会有光反射出来，因此，亮度控制较差，转速的频率测量有时也不太准确。随着电子技术的发展CFF的测定有了更完善的仪器。因此在以往的研究的基础上，人们利用闪光融合频率仪对CFF进行测定，并对结果进行分析，对此在理论上加以阐述。许多研究表明，人眼的CFF受很多因素的影响，其中闪烁光的亮度是最重要的因素：在中等亮度范围内，CFF 随亮度的提高可以从5赫增加到55赫。CFF和亮度的对数成线性关系，这就是费里波特定律。当闪烁光的频率高于CFF时，人眼产生融合的感觉，这种感觉与整个周期都是均匀一致的稳定光所产生的感觉一样,这时只要闪烁光的平均亮度和稳定光的亮度相同，人眼就不能区分它们，这就是塔尔伯特 普拉托定律。当闪烁频度低于CFF（约10赫）时,发生明度增强效应，即这种闪烁光看来要比相同亮度的稳定光亮些，这时CFF也随闪光照射视野区域的扩大而增加。刺激光点的颜色不同，CFF也有所不同，一般来说，红光的CFF较高。此外，眼的适应、背景、闪烁光的波形、波长等以及一些非视觉方面的因素，如被试的年龄、练习、注意程度等都影响CFF。 一个人能看到的闪烁频率越高，他的视觉分辨能力就越强。闪烁临界频率可以反映一个人的生理和心理功能状态。因此，CFF可以作为研究药物影响、特殊环境、疲劳、应激等的手段。本次教学实验的实验目的有三个：1、学习平均误差实验方法；2、学习使用JGW-B1心理学实验台测量闪光融合临界频率；3、验证性地研究CFF与光相刺激强度之间的函数关系，以及光相颜色的影响。2 方法2.1被试的选取研究者选取南京师范大学教科院应用心理系的37名被试（被试均身体健康，视力正常，无色盲），其男女比例为8：29 。2.2仪器与材料JGW-B1心理学实验台的“亮点闪烁仪”单元、记录纸2.3实验设计与步骤2.3.1研究类型设计实验采用3X3混合实验设计，颜色为组间变量，分为红、黄、绿，强度为组内变量，分为1、1/2、1/8，因变量为CFF值。2.3.2准备工作A、编排被试实验顺序。因为实验采取了混合实验设计，光相亮度是一重复测量的变量，有六个水平，所以有必要对亮度安排的顺序进行平衡。平衡的方法是采用拉丁方设计：顺序被试12312311/21/81/21/811/811/2B、指导语：“请你注意看闪光灯，当闪光灯闪动时你就报告闪，当你感觉到闪光灯不闪时你就报告不闪，请你在判断过程中，报告闪与不闪的前后标准要一致。”C、每种实验条件下的实验分为递增和递减两种系列进行，各做4次，可按照或的顺序进行。2.3.3正式实验A、递增系列实验：主试将亮点调至明显闪烁，然后告诉被试（指导语）：“你现在看到的是一个闪烁的亮点，请转动旋钮直到刚刚看不到亮点闪烁为止；在闪与不闪附近可以反复调整，直到您确定不再闪烁为止，然后向主试报告。”主试记录此次频率值。B、递减系列实验：主试将亮点调至明显不闪烁，然后告诉被试（指导语）：“你现在看到的是一个不闪烁的亮点，请转动旋钮直到刚刚看到亮点闪烁为止；在闪与不闪附近可以反复调整，直到您确定闪烁为止，然后向主试报告。”主试记录此次频率值。2.3.4应注意的问题A、实验在微光下进行，实验前要求被试在实验环境中暗适应5-10分钟；B、每测量4次渐增和渐减系列后，关机休息2分钟；C、主试每次调节呈现刺激的初始频率时，被试可以闭目休息，当主试报告开始时，被试再注视闪光灯；D、在实验过程中，不要让被试知道结果，主试也不能给被试任何暗示（如反馈“对”或“错”等），当被试的判断标准不一致时，主试可适当提醒被试“前后的判断标准要一致”。3 结果与分析3.1cff与光相颜色和强度之间的相互关系表3-1 主体内效应的检验度量:MEASURE_1源III 型平方和df均方FSig.强度采用的球形度243.7872121.89316.520.000Greenhouse-Geisser243.7871.879129.77616.520.000Huynh-Feldt243.7872.000121.89316.520.000下限243.7871.000243.78716.520.000强度 * 颜色采用的球形度8.98742.247.304.874Greenhouse-Geisser8.9873.7572.392.304.863Huynh-Feldt8.9874.0002.247.304.874下限8.9872.0004.493.304.739误差 (强度)采用的球形度501.735687.378Greenhouse-Geisser501.73563.8707.856Huynh-Feldt501.73568.0007.378下限501.73534.00014.757表3-2 主体内对比的检验度量:MEASURE_1源强度III 型平方和df均方FSig.强度线性223.1921223.19228.025.000二次20.595120.5953.032.091强度 * 颜色线性6.74923.375.424.658二次2.23721.119.165.849误差 (强度)线性270.778347.964二次230.957346.793表3-3 主体间效应的检验度量:MEASURE_1转换的变量:平均值源III 型平方和df均方FSig.截距69444.655169444.6551643.684.000颜色531.5922265.7966.291.005误差1436.4793442.249如上表所示，三种光相颜色中，绿光的闪光融合临界频率最高，红光最低。在光相颜色相同时，随着光相强度的降低，闪光融合临界频率也相应降低。3.2cff刺激与光相强度之间的函数关系颜色：红色表3-4 模型汇总模型RR 方调整 R 方标准 估计的误差1.409a.167.1503.97655a. 预测变量: (常量), 强度。表3-5 Anovab模型平方和df均方FSig.1回归155.7711155.7719.851.003a残差774.8344915.813总计930.60550a. 预测变量: (常量), 强度。b. 因变量: 频率表3-6 系数a模型非标准化系数标准系数tSig.B标准 误差试用版1(常量)28.2511.47319.176.000强度-2.140.682-.409-3.139.003a. 因变量: 频率如表3-4所示，一元线性回归方程拟合优度检验的判定系数R Square=0.167，说明自变量X不能够有效地预测Y的变化，即光相强度不能够有效预测闪光融合临界频率的变化。如表3-5所示，回归方程达到了很显著的水平（F=9.851,P=0.0030.01），说明自变量与因变量直接具有很显著的线性相关。如表3-6所示，回归常数a=28.251，回归系数b=-2.140。回归系数的显著性检验结果是t=-3.139，显著性水平p=0.0030.05），说明自变量与因变量不具有显著的线性相关。如表3-9所示，回归常数a=30.391，回归系数b=-1.349。回归系数的显著性检验结果是t=-1.197，显著性水平p=0.2460.05，没有达到显著水平。得到的一元线性回归方程为：Y=30.391-1.349X颜色：绿色表3-10 模型汇总模型RR 方调整 R 方标准 估计的误差1.343a.118.0944.78932a. 预测变量: (常量), 强度。3-11 Anovab模型平方和df均方FSig.1回归113.2361113.2364.937.032a残差848.6903722.938总计961.92738a. 预测变量: (常量), 强度。b. 因变量: 频率3-12 系数a模型非标准化系数标准系数tSig.B标准 误差试用版1(常量)32.8162.02916.173.000强度-2.087.939-.343-2.222.032a. 因变量: 频率如表3-10所示，一元线性回归方程拟合优度检验的判定系数R Square=0.118，说明自变量X不能够有效地预测Y的变化，即光相强度不能够有效预测闪光融合临界频率的变化。如表3-11所示，回归方程达到了很显著的水平（F=4.937,P=0.0320.05），说明自变量与因变量直接具有显著的线性相关。如表3-12所示，回归常数a=32.816，回归系数b=-2.087。回归系数的显著性检验结果是t=-2.222，显著性水平p=0.0320.05，达到了显著的水平。得到的一元线性回归方程为：Y=32.816-2.087X4 讨论研究验证了随着光相强度的增加，闪光融合临界频率也相应增加，但并没有验证如引言中提到的费里波特定律、塔尔伯特 普拉托定律两大定律，且已有研究表明刺激光点的颜色不同，CFF也有所不同，一般来说，红光的CFF较高，与本次实验研究的结果也有很大出入。研究结果虽然得出了光相颜色相同时，CFF与光相强度的一元线性回归方程，但是由于每个方程的拟合优度检验的判定系数均很低，所以表明光相强度都不能够有效预测闪光融合临界频率。研究结果与该领域有关理论在很大程度上不吻合，说明实验中存在很多问题，有很多变量没有很好的控制住。首先，被试做实验的时间不同，一部分在下午完成实验，另一部分在晚上完成实验，这样实验室的光线强度和主试、被试的精神状态都给实验造成了干扰；其次，被试中有