第五章心理物理学

1、 情景一 晚上你在一个点有十根蜡烛的房间里，如果再增加一根蜡烛，你会不会觉出房间里更亮了？ 如果你所在的房间里只有一根蜡烛，再增加一根，你会不会觉出房间里更亮了？ 情景二小实验 在一个信封里放进一枚一元的硬币，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两只同样的皮鞋，再拿起鞋。你现在能判断哪只鞋里有两枚硬币吗? 传统心理物理学心理物理函数感觉的直接测量信号检测论1234 主要内容主要内容1 1、传统心理物理学、传统心理物理学 心理物理学的目标心理物理学的目标是最终用精确的数学函数的形式来描述外部的物理刺激与由此而发生的感觉和知觉之间的定量关系。感觉阈限的测量感觉阈限的

2、测量阈上感觉的量化阈上感觉的量化 感觉阈限的测量感觉阈限的测量绝对阈限：刚好能够引起心理感受的刺激大小。差别阈限：刚好能引起差异感受的刺激变化量。1 1、传统心理物理学、传统心理物理学 操作定义：操作定义： 绝对阈限：有50%的实验次数能引起反应的刺激值。 差别阈限：有50%的实验次数能引起差别感觉的两个刺激强度之差。1 1、传统心理物理学、传统心理物理学某些近似的绝对阈限某些近似的绝对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1

3、cm高处落到你的背部 感觉阈限的测量感觉阈限的测量1 1、传统心理物理学、传统心理物理学最小变化法最小变化法恒定刺激法恒定刺激法平均差误法平均差误法阈上感觉的测量阈上感觉的测量 阈上感觉的量化是由心理物理量表心理物理量表来完成的。 根据心理量表是否等距等距和有无绝对零点绝对零点分为：顺序量表顺序量表等距量表等距量表比例量表比例量表2 2、心理物理函数、心理物理函数 心理物理函数：描述对刺激的心理感受和刺激的物理属性之间关系的函数。 描述某种感觉如何随着刺激量的变化而变化。2 2、心理物理函数、心理物理函数 心理物理函数：韦伯定律韦伯定律费希纳定律费希纳定律史蒂文斯定律史蒂文斯定律 现代心理物理

4、学的进步：现代心理物理学的进步：4 4、信号检测论、信号检测论 信号检测论是现代心理物理学最重要的内容之一，是人们在对刺激做出判断时，对不确定的情况做出某种决定的理论。 信号检测论将个体客观的感受性和主观的动机、反应偏好等加以区分，改变了人们对阈限的理解。4 4、信号检测论、信号检测论 假设甲乙二人正在家里看电视，外面有人敲门。甲说：“有人敲门。”乙说：“我没听见。”我们能不能说甲的听觉更敏锐？感受性感受性判断标准判断标准4 4、信号检测论、信号检测论色子游戏色子游戏 假设一次掷三颗色子，两颗是正常的，即每个面有一个数字，依次为1到6。第三颗是个特殊的，三个面为0，三个面为3。 告诉你三颗色子

5、朝上的数目总和，要求你猜测特殊色子的哪个面朝上。4 4、信号检测论、信号检测论色子游戏色子游戏总数总数特殊色子特殊色子（三）（三）正常色子正常色子（一）（一）正常色子正常色子（二）（二）3+50+81 + 42 + 33 + 24 + 1出现出现3的可的可能性为能性为4种种 + 6 + 5 + 4 + 3 + 2出现出现0的可的可能性为能性为5种种8=4 4、信号检测论、信号检测论色子游戏色子游戏0 03 33 3三三颗颗色子色子数数目目总总和和出出现现次次数数出出现现次次数数出出现概现概率（率（%）2 21 10 00 03 32 20 00 04 43 30 00 05 54 41 11/

6、5=201/5=206 65 52 22/7=292/7=297 76 63 33/9=333/9=338 85 54 44/9=444/9=449 94 45 55/9=565/9=5610103 36 66/9=676/9=6711112 25 55/7=715/7=7112121 14 44/5=804/5=8013130 03 33/3=1003/3=10014140 02 22/2=1002/2=10015150 01 11/1=1001/1=100总总和和36363636色子数目总数与特殊色子出现概率的关系色子数目总数与特殊色子出现概率的关系正确否定虚报击中漏报4 4、信号检测论、

7、信号检测论色子游戏色子游戏操作者特操作者特征曲线征曲线4 4、信号检测论、信号检测论色子游戏色子游戏4 4、人对信号刺激的觉察、人对信号刺激的觉察 色子游色子游戏戏 已知色子数目总和 3 判断 0 信信号觉号觉察察 获得某种感觉 信号 判断 噪音4 4、人对信号刺激的觉察、人对信号刺激的觉察4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法 事先选定SN刺激和N刺激，并规定SN和N出现的概率，以随机方式呈现SN和N，要求被试回答，呈现的是SN还是N。 例子：白噪音背景检测纯音信号，100次信号100次噪音随机呈现。结果：100次信号中回答16次信号，100次噪音中回答2次信号。4 4、信号检测论、信号

8、检测论有无法有无法虚报率的纵坐标击中率的纵坐标=判断标准：判断标准：4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法感受性：感受性：d = ZN - ZSN4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法被试的判断标准改变击中率随之改变被试的判断标准改变击中率随之改变但感受性不变。但感受性不变。4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法不同感受能力的被试产生不同的不同感受能力的被试产生不同的击中率和虚报率击中率和虚报率4 4、信号检测论、信号检测论有无法有无法 影响判断标准变化的因

9、素： 信号出现的概率 奖惩办法4 4、信号检测论、信号检测论评价法评价法X X1 1X X2 24 4、信号检测论、信号检测论评价法评价法确信程度含 义相应的概率判断第6等十分肯定有信号出现100%有信号出现第5等肯定有信号出现80%有信号出现第4等可能有信号出现60%有信号出现第3等可能没有信号出现40%有信号出现第2等肯定没有信号出现20%有信号出现第1等十分肯定没有信号出现0%有信号出现表4 各个确信程度含义4 4、信号检测论、信号检测论色子游戏色子游戏击击 中中漏漏 报报虚虚 报报正确否定正确否定色子游戏的四种情形色子游戏的四种情形猜猜3030特殊色子特殊色子信号检测论引入的缘由 传统

10、心理物理学家假定，被试的反应不会受到任何与刺激无关的因素的影响，如被试的态度、期望等。 被试侦测刺激并报告为“有”的概率P(y) 仅是物理刺激强度的函数， P(y) =50%所对应的刺激强度为感觉阈限。 事实上，P(y)不仅受刺激强度的影响，也受各种非感觉因素的影响。刺激出现概率P(s)就是其中之一。 指尖振动刺激的绝对阈限：P(y)和物理刺激强度之间的关系受到不同P(s)取值的影响，P(s)=0.7时，阈限为1微米；P(s)=0.3时，阈限为1.5微米。 传统心理物理学中，P(s)=1，忽略了P(s)不等于1的情形。 P(s)不等于1，每一次试验可能出现也可能不出现刺激，被试的反应类型有四种

11、： P(y)=P(hit)+P(fa)击中击中漏报漏报虚报虚报正确拒绝正确拒绝 最小变化法又称极限法、最小可觉差法、序列探索法。 特点：将刺激按递增或递减系列的方式，以间隔相等的小步变化，寻求从一种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。最小变化法最小变化法最小变化法最小变化法 基本程序基本程序 刺激：刺激系列（递增或递减系列）起点的确定 程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到刺激，当被试反应变化时停止 阈限的计算 （1）求每个系列的阈限值被试反应发生转折处的两个刺激值的中点； （2）求所有系列绝对阈限的算数平均值，即该感觉的绝对阈限值以最小变化法测定音高绝对阈限的记录以最小变化法测定音

12、高绝对阈限的记录最小变化法最小变化法 测定差别阈限测定差别阈限 刺激：一个标准刺激和比较刺激，比较刺激序列递增或递减。 序列：呈现比较刺激序列，要求被试将之与标准刺激比较，直到被试反应发生转折，以“+”、“-”、“=”、“？”记录被试反应。最小变化法最小变化法 阈限的确定：阈限的确定： 每个系列中最后一次“+”到非“+”之间的中点是差别阈限的上限(Lu)，最后一次“-”到非“-”之间的中点是差别阈限的下限(Ll)。 上限和下限之间的距离是不肯定间距(Iu)。 不肯定间距的1/2定义为差别阈限(DL)。 不肯定间距的中点是主观相等点(PSE)，理论上PSE与标准刺激(St)相等，两者之间的差距称

13、常误(CE) 最小变化法最小变化法最小变化法最小变化法 阈限的确定：阈限的确定： 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的差别阈限DL=(Lu-Ll)/2最小变化法测定时间差别阈限记录（标准刺激最小变化法测定时间差别阈限记录（标准刺激0.4s0.4s）最小变化法最小变化法 误差控制：误差控制：最小变化法最小变化法练习误差练习误差疲劳误差疲劳误差习惯误差习惯误差期望误差期望误差ABBA安排递增递减序列递增递减序列数量一致 测量差别阈限时比较刺激和标准刺激呈现的时间测量差别阈限时比较刺激和标准刺激呈现的时间先后和空间位置采用先后和空间位置采用多层次多层次ABBAABBA控制法控制法。最小变

14、化法最小变化法比较刺激系列呈现顺序标准刺激呈现位置左右右左右左左右相继呈现的先后顺序前后后前前后后前习惯误差习惯误差ab实际无感觉实际无感觉报告无感觉报告无感觉ba报告有感觉报告有感觉实际有感觉实际有感觉期望误差期望误差ab报告无感觉报告无感觉实际无感觉实际无感觉ba实际有感觉实际有感觉报告有感觉报告有感觉恒定刺激法恒定刺激法 恒定刺激法恒定刺激法又叫正误法、次数法。 基本程序基本程序： 选出57个固定不变的刺激。 每种刺激呈现50200次，呈现次序随机安排。 统计各个刺激量引起某种反应的次数。最大刺激强度被感觉到的可能性不低于95%95%，最小刺激强度被感觉到的可能性不高于5%，在这个范围内

15、取距离相等距离相等的刺激。 绝对阈限计算方法：绝对阈限计算方法：恒定刺激法恒定刺激法用恒定刺激法测定两点阈两点阈的实验记录（200次）恒定刺激法恒定刺激法恒定刺激法恒定刺激法 差别阈限的计算差别阈限的计算以重量辨别为例以重量辨别为例 实验程序：以200克为标准刺激，以从185到215克间隔为5克的7个重量作为比较刺激，要求被试做“重”“相等”“轻”三类反应。 以三种反应的次数百分比作为纵坐标画曲线。 直线内插求得50%次被判断为比标准刺激重的重量和50%次被判断比标准刺激轻的重量，分别作为上限和下限，根据上限和下限，计算差别阈限=1/2(上限-下限)。恒定刺激法恒定刺激法平均差误法平均差误法

16、平均差误法平均差误法又称调整法、再造法、均等法。 实验程序：实验程序： 呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺激相等。 阈限计算阈限计算 绝对阈限：绝对阈限：被试每次调节结果的算术平均数。 差别阈限：差别阈限：每次调整结果与标准刺激的差的绝对值的平均数。平均差误法平均差误法 误差控制：误差控制：动作误差动作误差顺序量表的建立顺序量表的建立 顺序量表：顺序量表：不等距也无绝对零点。只要求根据某一标准排出一个次序。等级排列法等级排列法对偶比较法对偶比较法等级排列法等级排列法 等级排列法：等级排列法：把许多刺激同时呈现，让许多被试按照一定标准，把这些刺激排成一个顺序，然后

17、把许多人对同一刺激评定的等级平均，根据每个刺激的平均等级排序。例：17名评判者对10张广告的优劣作评比。等级排列法等级排列法 用等级排列法建立顺序量表需要注意的：用等级排列法建立顺序量表需要注意的： 被试的代表性 随机误差对偶比较法对偶比较法 对偶比较法：对偶比较法：把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让被试依据刺激的某一特性进行比较，并作出判断：这种特性在两个刺激中的哪一个上表现得更为突出。假如n为刺激总数，配成对的个数是n(n-1)/2。例：比较五种样品A、B、C、D、E。对偶比较法对偶比较法 对偶比较法需要注意的：对偶比较法需要注意的： 针对一个被试的心理物理量表，推广性受到限

18、制。 要求对偶比较是可传递的。等距量表的建立等距量表的建立 等距量表要求体现事物属性的大小顺序，还要有一个固定的测量单位。 可以改造顺序量表建立等距量表。 直接建立等距量表的方法：感觉等距法感觉等距法差别阈限法差别阈限法感觉等距法感觉等距法 制作方法制作方法：将一个感觉分成主观上相等距离。 二分法二分法：呈现两个刺激A和C，要求选择第三个刺激B，使得A和B之间的距离等于B和C之间的距离例：史蒂文斯等人要求被试把2006500赫兹的纯音，按音高分出四个等份。差别阈限法差别阈限法 差别阈限法差别阈限法是制作等距量表的一种间接方法。 制作方法：制作方法：以绝对阈限为量表起点；然后以绝对阈限为标准刺激

19、，确定第一个差别阈限；再以绝对阈限加上第一个差别阈限的刺激强度为基准，再测量第二个差别阈限. 每一个最小可觉差在心理上都是相等的，因此最小可觉差可以作为心理物理量表的等距单位。差别阈限法差别阈限法 以刺激强度为横坐标，以绝对阈限以上的最小可觉差数为纵坐标，画出的心理物理关系图就是等距量表（如图）。比例量表的建立比例量表的建立 比例量表既有真正的零点，也有等距单位。 比例量表的制作方法有：分段法分段法数量估计法数量估计法分段法分段法 分段法具体做法：分段法具体做法： 呈现一个固定的阈上刺激作为标准，让被试调整比较刺激，使它所引起的感觉为标准刺激的一定比例（比如2倍）。 每次只选定同一个比例，同一

20、刺激比较若干次后，再换另外几个标准刺激进行比较。 所有刺激比较完后，用各标准刺激在感觉上成一定比例的相应物理量制作感觉比例量表。数量估计法数量估计法 数量估计法步骤：数量估计法步骤： 主试先呈现一个标准刺激，并赋予标准刺激一个主观值。 让被试以这个主观值为标准，将其他比较刺激的主观强度用数据表示。 计算出每组被试对每个比较刺激量估计的几何平均数或中数，以刺激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感觉比例量表。例：假定长度单位1作为标准刺激，用其他10种比它长的刺激作为比较刺激。韦伯定律韦伯定律 关心刺激强度和差别阈限间的关系。 1834年，德国生理学家韦伯：两个较重的物体比两个较轻的物体具有更大的差异时，才能被感受为重量不等的两个物体。韦伯定律韦伯定律 韦伯定律：韦伯定律：/=C （和分别为差别阈限的大小和刺激的强度水平，C代表韦伯分数）例：重量的差别阈限刺激强度很刺激强度很小时，韦伯小时，韦伯定律失效定律失效韦伯定律韦伯定律 韦伯定律修正：/(+a)= C或者= C(+a) a是一个数值很小的常数，修定后对极低刺激强度下的数据有较好的拟合。 参数a解释为感觉噪音。费希纳定律费希纳定