04心理物理学A

实验心理学讲义第四章心理物理学1第四章心理物理法PSYCHOPHYSICALMETHOD感觉阈限的测量感觉阈限感觉阈限测量的方法心理量表顺序量表等距量表比例量表信号检测论由来基本原理d’与ROC曲线应用实验心理学讲义第四章心理物理学2心理物理学Psychophysics定义：就是研究心理量和物理量之间的关系的科学。物理量是指对身体各感官的刺激；心理量是指各种感觉或主观印象。亮度（luminance）——明度（brightness）强度——响度（loudness）重量（weight）——重量感觉（heaviness）实验心理学讲义第四章心理物理学3心理物理学心理物理学的先驱是G.T.Fechner（1801-1887）。Fechner通过对感觉强度与刺激强度之间的数量关系的长期研究，发展出了测量感觉的基本方法。一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它的中心问题仍然是物理量和心理量之间的数量关系的问题。心理物理学方法所处理的问题大体上可以分为两大类感觉阈限的测量；阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。自从本世纪50年代，W.P.Tanner,Jr.和J.A.Swets把信号检测论（signaldetectiontheory，SDT）引入心理学领域以来，又为心理物理学的研究提供了一个新的有力工具。实验心理学讲义第四章心理物理学4一、感觉阈限的测量著名的实验心理学史专家EdwinG.Boring（1950）认为对内部感受（internalimpression）（the‘psycho’ofpsychophysics）与外部世界（the‘physics’ofthepsychophysics）之间关系的测量方法的引入，是科学心理学开始的一个标志。这主要是因为科学家使用心理物理学的方法提出了第一个心理现象的精确定律（mathematicallaws），尽管这个定律不一定那么完美。首先，测量感觉是非常困难的，我们不能象测量石头的重量或光的强度那样来测量感觉。其次，内部判断与作用于感受器的物理量之间并不是完全一对一的。因此，我们必须把物理刺激及其引起的感觉区分开。实验心理学讲义第四章心理物理学5一、感觉阈限的测量区分物理刺激与心理量：想象你在10月跳进新安江游泳……电影开始后进电影厅，几分钟后能看清座位号码……一斤棉花——一斤铅？720g枕头=30—225g铅实验心理学讲义第四章心理物理学6（一）感觉阈限（1）刚刚能引起感觉的最小刺激强度被叫做绝对阈限（absolutethreshold）。简写RL。按照这种说法，低于绝对阈限的刺激强度我们总是感觉不到的，而高于绝对阈限的刺激强度我们总是能感觉到的。实验心理学讲义第四章心理物理学7（一）感觉阈限（2）有50%的次数能引起感觉，50%的次数不能引起感觉的那一种刺激强度。（操作定义）实验心理学讲义第四章心理物理学8（一）感觉阈限（3）表1某些近似的觉察阈限感觉种类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1cm高处落到你的背部*引自Schiffman（1996），这些阈限值仅作示意用。1ft.=30.48cm实验心理学讲义第四章心理物理学9（一）感觉阈限（4）差别阈限（differencethreshold）是刚好能引起差别感觉的刺激物间的强度差异量。简写DL差别阈限值也称最小可觉差（justnoticeabledifference，j.n.d）。操作定义：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的差别。实验心理学讲义第四章心理物理学10（一）感觉阈限（5）1846年E.H.Weber发表了他关于重量差别阈限的研究，系统地阐明了差别阈限和标准刺激之间的关系。差别阈限和标准刺激成正比，并且差别阈限和标准刺激的比例是一个常数：△I/I=k表示。在这里，△I代表差别阈限，I代表标准刺激强度，k是小于1的常数。k也称作韦伯比例或韦伯分数。不同感觉道的韦伯分数是不同的。后来，Fechner把这个关于差别阈限的规律称为韦伯定律（WeberLaw）。实验心理学讲义第四章心理物理学11（一）感觉阈限（6）表2最优条件下各种感觉道的韦伯比例感觉道韦伯比例音高/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实验心理学讲义第四章心理物理学12（一）感觉阈限（7）韦伯定律的主要贡献第一，给我们提供了一个比较辨别能力的指标。第二，可对不同感觉道的感受性进行比较。实验心理学讲义第四章心理物理学13（二）测量感觉阈限的方法测量感觉阈限的方法有三种最小变化法恒定刺激法平均差误法特别注意这三种方法的实验程序和实验结果的统计处理；以及三种方法的优缺点比较。实验心理学讲义第四章心理物理学141、最小变化法minimal-changemethod又叫极限法（limitmethod）将刺激按递增或递减系列的方式，系统地探求被试由一类反应到另一类反应的转折点或阈限的位置。绝对阈限的测量：音高绝对阈限差别阈限的测量：时间差别阈限实验心理学讲义第四章心理物理学15测定RL刺激：刺激系列（递增或递减系列）程序：呈现刺激系列，要求被试报告是否感觉到刺激。不确定时既可记为“？”，也可让被试迫选“有”或“无”。一个系列进行到被试的反应发生变化时即可停止，进行下个系列。计算方法：先计算出每个系列的阈限值，再求出总的阈限值。注意：递增和递减系列要要等；递增与递减系列要交替进行；每个系列起始点不一样，避免被试形成定势。实验心理学讲义第四章心理物理学16测定RL——误差期望误差被试因过早期望将要来临的刺激而导致错误的判断。递减系列：提前报告“无”，阈限比实际的高递增系列：提前报告“有”，阈限比实际的低实际无感觉报告无感觉实际有感觉报告有感觉实验心理学讲义第四章心理物理学17测定RL——误差习惯误差被试因习惯于由原先刺激所引起的感觉状态，对新的刺激做出错误判断。递减系列：坚持报告“有”，阈限比实际的低递增系列：坚持报告“无”，阈限比实际的高实际无感觉报告无感觉实际有感觉报告有感觉实验心理学讲义第四章心理物理学18测定RL——误差期望误差与习惯误差（常误CE）求出所有递减系列的阈限平均值X↓求出所有递增系列的阈限平均值X↑比较两个平均值的差异递增递减：习惯误差无差异：无期望误差或习惯误差递增递减：期望误差实验心理学讲义第四章心理物理学19测定RL——误差练习效应与疲劳效应练习效应：阈限越来越低；疲劳效应：阈限越来越高；分别求出前后两部分的阈限值，然后比较两个阈限值之间是否有差异。控制方法：ABBA法，即“↑↓↓↑”以排除练习或疲劳效应对常误的影响。实验心理学讲义第四章心理物理学20测定DL刺激：比较刺激系列（↑或↓系列）、标准刺激（St）程序：每次呈现两个刺激，要求被试报告比较刺激与标准刺激的关系（+，=，-）。“？”记为“=”。与测定绝对阈限不同的是：每个系列要记录到被试的三类报告，而且要等到被试反应稳定时再终止并进行下一个系列。实验心理学讲义第四章心理物理学21测定DLDL上限DL下限主观相等点常误差别阈限实验心理学讲义第四章心理物理学22测定DL-坎版实验心理学讲义第四章心理物理学23测定DL-孟版实验心理学讲义第四章心理物理学24测定DL递减：最后一次从“+”到“非+”的转折点为Lu；第一次从“非-”到“-”的转折点为Ll。递增：最后一次从“-”到“非-”的转折点为Ll；第一次从“非+”到“+”的转折点为Lu。实验心理学讲义第四章心理物理学25测定DL——误差期望误差与习惯误差练习效应与疲劳效应时间误差与空间误差（St与比较刺激的时间及空间顺序）：多层次ABBA法实验心理学讲义第四章心理物理学26阶梯法Staircasemethod实验心理学讲义第四章心理物理学27阶梯法特点、与最小变化法的区别刺激的增减并非事先确定的，而是根据被试的反应确定；刺激强度的增加和减小是连续进行的，实验次数在30次左右，或被试的反应曲线达到高原期；刺激强度的变化幅度保持恒定，幅度的确定既不能太大（每变化一个幅度，被试反应就变化以此，阈限不准确），也不能太小（会使实验次数增加）实验心理学讲义第四章心理物理学282、恒定刺激法methodofconstantstimulus只使用最大强度和最小强度之间的5-7个刺激，且这些刺激在实验过程中维持不变，故名恒定刺激法。最大强度要大到它被感觉的概率达到95%左右，最小强度要小到它被感觉的概率只在5%左右。各个刺激之间的距离相等，所有刺激随机呈现，每个刺激呈现的次数相等。实验心理学讲义第四章心理物理学29测定RL刺激：5-7个恒定刺激程序：预实验选定5-7个刺激；随机呈现这些刺激，每个刺激要呈现50-200次，且次数相等；统计出各个刺激所引起的各种反应（有、无，或大、小）的次数。实验心理学讲义第四章心理物理学30测定RL以两点阈测定为例：8、9、10、11、12（mm）5个恒定刺激；随机呈现这些刺激，每个刺激呈现200次，要求被试判断感觉到的是“一点”还是“两点”；统计出被试判断各个刺激为“两点”的次数。实验心理学讲义第四章心理物理学31计算方法一直线内插法（linearinterpolation）：S-P作图：两点距离为横坐标，报告两点的比例为纵坐标，画出曲线。找出50%对应的距离。RL≈10.6mm实验心理学讲义第四章心理物理学32计算方法一直线内插法（linearinterpolation）：计算：11-10RL-10=RL≈10.56mm66-2950-29优点：简单易算缺点：不够精确，因为只有两个数据参与计算。实验心理学讲义第四章心理物理学33计算方法二平均Z分数法：先查P-Z转换表，将P值（百分数）转换为Z分数；求出9和11mm的平均Z分数；1.51SD+0.45SD=2SD=1.02RL=9+1.51*1.02=10.54（mm）实验心理学讲义第四章心理物理学34计算方法二平均Z分数法：先查P-Z转换表，将P值（百分数）转换为Z分数；S-Z作图：利用相似三角形原理求出Z=0时的刺激值。实验心理学讲义第四章心理物理学35其他计算方法（参见孟版教材）最小二乘法斯皮尔曼分配法实验心理学讲义第四章心理物理学36测定DL：以重量DL为例刺激：7个比较刺激，1个St程序：确定比较刺激（185-215g，间隔5g）和St（200g）；每次呈现一个比较刺激和St，要求被试做出比较；被试的反应有两类反应（轻、重）和三类反应（轻、等、重）之分，两种反应方式的计算方法不同。实验心理学讲义第四章心理物理学37三类反应直线内插法：Lu（50%次重于St的比较刺激）：204gLl（50%次轻于St的比较刺激）：196.6gDL=（Lu-Ll）/2=3.7g实验心理学讲义第四章心理物理学38三类反应缺点：DL结果受被试个性影响。被试自信时，“=”少，“+和-”多，DL小；被试谨慎时，“=”多，“+和-”少，DL大。实验心理学讲义第四章心理物理学39两类反应直线内插法：(82-80)/(69-46)=(X-80)/(50-46)X=80.3(g)DL=80.3-80=0.3(g)比较刺激（g）727476788082848688“重”反应比例（%）2101119466982909750%重于St：完全无法确定哪个重0%重于St：能确定St更重100%重于St：能确定St更轻实验心理学讲义第四章心理物理学40两类反应75%差别阈限：75%次判