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，两者之间的差距称常误(CE) 将所有系列的上限平均，下限平均，即可求得该刺激的绝对差别阈 限 DL=(Lu-Ll)/2
• 特点：将刺激按递减或递增系列的方式， 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。
基本程序
测定绝对阈限
• 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
费希纳定律（对数定律）
费希纳定律的推导
费希纳定律的改进 费希纳定律的成立条件
• 费希纳定律的推导
差别阈限法建立等距心理量表 韦伯定律
10 9 8
阈限上的jnd数量
7 6 5 4 3 2 1 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 刺激强度的对数 1.6 1.7 1.8
公式推导
第五章 心理物理学
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
传统心理物理学
• 1860年，费希纳，《心理物理学纲要》 • 心理物理学方法的中心问题是揭示物理量 （对身体各感官的刺激）与心理量（各种 感觉或主观印象）之间的数量关系。 • 促成了科学心理学的诞生
2
传统心理物理学
物理量与心理量
最小变化法测定时间差别阈限(标准刺激0.4)
误差控制
习惯误差：继续作同一种判断的倾向；使递增系列 阈限值偏高，递减系列阈限值偏低；当递增系列的 阈限大于递减系列的阈限且差异显著时，可以判定 存在习惯误差 期望误差：期望转折点的尽快到来的倾向；使递增 系列阈限值偏低，递减系列阈限值偏高；当递减系 列的阈限大于递增序列的阈限且差异显著时，存在 期望误差 抵消习惯和期望误差的方法为递增和递减序列数量 一致
觉察阈限值
清晰无雾的夜晚30英里处看到的一只烛光 安静条件下20ft.处表的滴答声 一茶匙糖溶于8L水中 一滴香水扩散到三室一套的整个房间 一只蜜蜂的翅膀从1cm高处落到你的背部
1ft.=30.48cm
测量感觉阈限的方法
• 最小变化法 • 恒定刺激法 • 平均差误法
最小变化法
• 又称极限法（limit method）、序列探索法 （method of serial explortation）、最小可 觉差（或最小差异法）（ method of least difference）等。
费希纳定律成立的条件
• 假定韦伯定律对所有类型和 强度的刺激都是正确 Riesz(1928)的纯音响度实验 没有证实这一点
• 假定所有最小可觉差在心理 上都是相等的Stevens(1936) 的研究和Durup等（1933） 的实验否定了这一点
费希纳定律的改进
艾克玛认为，最小可觉差不是常数，是随感觉 量成比例增长的。 Δψ＝bψ Δψ＝0.03ψ Δψ 感觉量在ψ水平的最小可觉差的主观大小。
• 结果
对偶比较法 程序：刺激成对出现，要求被试判断哪一个刺激在 某一特性上更为突出，然后根据每个刺激优于其它 刺激的百分比进行排序，建立顺序量表；每一刺激 都要分别和其他刺激比较，假如以 n 代表刺激的总 数，那么配成对的个数是n(n－1)/2 例子：比较 5 种样品，根据结果求出 C 、 P 、 Z 、 P’ 、 C’、Z’
等距量表的建立
等距量表：无真正零点，有等距单位，可进 行加减运算。 通过PZO转换，将顺序量表直接转化为等距 量表（广告例子）
感觉等距法 制作方法：将一个感觉分为主观上相等的距离
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 渐进的解决方案 同时分出几个等分：同时的解决方案，如音高 等距量表。
break
史蒂文斯定律（幂定律）
数量估计法：呈现一规定了主观数值的标准刺激，要求被试以 这个主观值为标准，给其它强度不同的比较刺激附上主观值， 以每个比较刺激估计值的几何平均数或中数作为感觉值 声音响度的比例量表 当刺激强度以几何级数(8倍)增加时，心理量也以几何级数(2倍) 增加 声音强度引起的心理变化与声音强度的立方根成正比；心理量 是物理量的幂函数
误差控制
练习误差：练习使速度和准确性提高，阈 限降低 疲劳误差：随实验进行，速度和准确性降 低，阈限升高 控制练习和疲劳误差的方法为递增和递减 系列按照ABBA安排
时间与空间误差：标准刺激和比较刺激呈 现的时间先后和空间位置
多层次ABBA法控制
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
数量估计法 制作方法：呈现一规定了主观数值的标准刺激， 要求被试以这个主观值为标准，给其它强度不 同的比较刺激附上主观值，以每个比较刺激估 计值的几何平均数或中数作为感觉值；再以刺 激值为横坐标，感觉值为纵坐标，即可制成感 觉比例量表。 例子：长度估计，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
数据结果支持史蒂文斯定律
心理长度的增长明显低于物理长度的增长
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，如“刺激量为X的时候，心理感觉Y的 值是多少”
韦伯定律
费希纳定律 史蒂文斯定律
韦伯定律
• 关心刺激强度和差别阈限间的关系 • 强度为10个单位的刺激，差别阈限是2个单 位，那么强度变化为30、40或50个单位时， 其差别阈限是多少？
通过比较不同感觉通道的韦伯分数，推 断不同感觉通道感受性的差异。 明度感受的韦伯分数低于噪音响度感受 的韦伯分数。人们对明度的感受性要高于对 噪音响度的感受性。
• 韦伯定律的修正
韦伯定律在刺激强度水平 很低的条件下会失效 修正后的公式： ΔΦ/(Φ+a)= C或者ΔΦ= C(Φ+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， 是神经系统的自发活动。
• 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。 • 刺激的差别阈限是刺激本身强度的一个线性函数。
• 韦伯分数：对于任何同一类的刺激，产生一个最小可觉
差所需增加的刺激量，总是等于当前刺激量与一个固定分 数的乘积，这个固定分数被称作韦伯分数。
• 按照韦伯定律预测，设绝对阈限的值为a，对应心理量表 的零点，韦伯分数ΔΦ/Φ=C ；那么，心理量表的1就对应 了a(1+C)；2就对应着a(1+C)2；n就对应着a(1+C)n。 • Φ= 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） 为底的对数： ψ=log（1+C）(Φ/a) • 经过对数换底公式的变化，可以得到更简洁的形式： ψ=KlgΦ （ψ是心理感觉的量值，Φ是物理刺激高出绝对阈限以上的 单位数量，K是固定的系数）。 • 这个公式就是费希纳定律，即：感觉强度的变化和刺激强 度的对数变化成正比。
• 最优条件下各种感觉道的韦伯分数
感 觉 道 音高/2000Hz 重压觉/400g 视明度/100光子 举重/300g 响度/100dB，1000Hz 橡胶气味/200嗅单位 皮肤压觉/5g/mm2 咸味道/3mol/L（3克分子/公升） 韦伯比例 1/333 1/77 1/62 1/52 1/11 1/10 1/7 1/5
• 韦伯定律：ΔΦ/Φ=C （ΔΦ和Φ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）
重量的差别阈限
两名被试在6种不同 重量条件下测定了 感觉阈限，除去很 轻刺激的差别阈限， 其他数据都能拟合 成一条直线。 韦伯定律的有效性
• 意义：比较不同感觉道及不同条件下的感受性成为 可能。如明度和噪音响度的感受性
• 实验数据举例
比例量表的建立
比例量表：真正零点，等距单位，可进行加减乘除运算 分段法 制作方法：把一个感觉量加倍或减半或取任何其他比例 具体做法：一个阈上刺激做标准，被试调整比较刺激，使 其感觉为标准刺激的一定比例，如2倍、3倍、1/2倍、或1/3 倍等。 例子：听觉响度量表的制作，史蒂文斯采用半分法，给被 试者一个响度的音，作为标准刺激，让他调节另一个音直 到他感觉到比标准刺激的音低一半。40dB的1000Hz的音响 度为一宋。当一个宋被判断为是47dB强度音的一半响度时， 可肯定 47dB的响度就是2个宋。同样，可以得出55dB的响 度为4个宋，以此类推即可制成一个宋的听觉响度量表。
5
感觉阈限的测量
绝对阈限： 有 50% 的次数能引起感觉，
50% 的次数不能引起感觉的刺激强度为该 刺激的绝对阈限。
差别阈限：有50%的次数能觉察出差别，
50% 的次数不能觉察出差别的刺激强度差 别值为该刺激的差别阈限。
感觉阈限的测量
某些近似的绝对阈限
感觉种类
视 觉 听 觉 味 觉 嗅 觉 触 觉
• 5种样品对偶比较数据整理 • 注意问题： 针对一个被试得到的心理物理量表的推广性差； 要求这种对偶比较是可传递的，如果刺激A优先 于刺激B，而且刺激B优先于刺激C，那么刺激A 优先于刺激C。
• 时空效应干扰不明显，简化程序，即每对
刺激之间仅比较一次，参数为：
P=C/(n-1),C’=C+0.5, P’=C’/n
物理量 测量仪器 心理量
亮度 声强（声压） 重量 温度