實驗心理學講義心理物理學

實驗心理學講義心理物理學1第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日章節(jié)內容第一節(jié)傳統(tǒng)心理物理學

第二節(jié) 心理物理函數

第三節(jié)感覺的直接測量

第四節(jié)信號檢測論2第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)傳統(tǒng)心理物理學一、感覺閾限的測量二、閾上感覺的測量3第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日重要概念絕對閾限：是指剛剛能引起感覺的最小刺激強度。操作定義：有50%的次數能感覺到，50%不能感覺到的刺激強度。差別閾限：50%能察覺到差別，50%不能察覺到差別的刺激強度4第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺閾限的測量方法（一）最小變化法（二）恒定刺激法（三）平均誤差法5第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）最小變化法

特點：將刺激按遞增或遞減系列的方式，以間隔相等的小步變化，尋求從一種反應到另一種反應的瞬時轉換點或閾限的位置。屬于閾限測量的直接方法

6第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、絕對閾限的測定測絕對閾限：刺激由遞增和遞減兩列組成，每次刺激后讓被試報告是有感覺（+），沒有感覺（-），還是不能確定（？），用這種方法已找到從有感覺到無感覺（無感覺到有感覺的轉折點），多次重復實驗得到的轉折點的算術平均數作為絕對閾限。7第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、差別閾限的測定測量差別閾限：在每次試驗中比較兩個刺激（標準刺激、比較刺激），被試有3類反應（+、=、-）。差別閾限=1/2不肯定間距（從“—“到”=“的轉折點與從”=“到”+“的轉折點之間的距離）。8第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日可能出現的誤差：習慣誤差、期望誤差。評價：能很好地表達感覺閾限的概念。但是，閾限下知覺的存在表明這種看法是不正確的。因而目前被淘汰。而常使用QUEST法測量感覺。9第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）恒定刺激法

實驗要求：刺激通常由5~7個組成；刺激的最大強度大到有95%的概率能被感覺到，最小小到只有5%能被感覺到；個刺激之間距離相等；刺激隨機呈現。10第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、絕對閾限的測定（1）變量的確定自變量：刺激系列（遞增或遞減）反應變量：被試內省的口頭報告（2）閾限計算的常用方法作圖法——通過直接作圖得到閾值

直線內插法——利用等比關系來求解11第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日恒定刺激法測定兩點閾(AL)刺激（毫米）89101112報告“兩點”的次數21058132186報告“兩點”的比例1%5%29%66%93%12第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、差別閾限的測定測量差別閾限：確定標準刺激與比較刺激。標準刺激與每對比較刺激成對出現，要求被試比較并回答：“重“或”輕“。每個刺激都和標準刺激比較n次。標準刺激與比較刺激相繼呈現，其中n/2次標準刺激在前，n/2次標準刺激在后。差別閾限的計算——計算出“上差別閾限”、“下差別閾限”；差別閾限=（上+下）/213第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日恒定刺激法測定重量差別閾限

比較刺激（克）比較的結果（次數的%）①“+”②“=”③“－”④“+”+“=”18554919190121870301951525604020030422872205553510902107018128821585969414第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法

1.實驗程序

實驗者規(guī)定以某一刺激為標準刺激，然后要求被試調解另一比較刺激，使后者在感覺上與標準刺激相等。15第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法2.閾限計算（1）絕對閾限被試每次調節(jié)結果的算術平均數（2）差別閾限（屬于估計值）A.把每次的調整結果（X）與主觀相等點（用M或PSE表示）的差的絕對值加以平均；B.把每次調整結果（X）與標準刺激（St）的差的絕對值加以平均3.誤差控制動作誤差——與被試操縱儀器的方式有關時間誤差——與刺激呈現方式有關16第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）平均差誤法

評價：優(yōu)點——讓被試自己動手調解，使其保持了高水平的積極性；缺點——被試自己調解，嚴格意義上說，實驗條件不太恒定；若刺激是由間隔的話，測得的差別閾限則缺乏精確性。17第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、閾上感覺的測量

閾上感覺的測量是構建心理量表的過程心理量表的分類

（1）從是否等距和有無絕對零點來分，有順序量表、等距量表和比例量表。

（2）從測量手段和方法來分，有直接量表和間接量表。

18第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）順序量表的建立

（1）特點：不等距、無絕對零點（2）構建方法：1、等級排列法：把許多刺激同時呈現——讓許多被試評定——把許多被試對同一個刺激的評定等級加以平均再排。2、對偶比較法：把所要比較的刺激配對——呈現——被試按某一特性選擇較好的一個——依其各自明顯于其他刺激的百分比的大小排序。19第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）等距量表的建立

(1)特點：有單位，無絕對零點。（2）構建方法：1、感覺等距法——二分法（呈現AB，在其間選擇C，是AC=BC）；平均誤差法（同時分出幾個等級）2、差別閾限法：先測出絕對閾限（以此為起點）——以絕對閾限為標準刺激a，確定第一個差別閾限b——以a+b為基礎，測量第二個差別閾限。20第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）比例量表的建立

（1）特點：有真正零點、等距單位（2）構建方法：1、分段法：通過呈現一個固定的閾上刺激作為標準——調整比較刺激，是引起的感覺為標準刺激的一定比例（2倍、3倍等）——再換另一個標準刺激，重復上述動作。2、數量估計法：先呈現一個標準刺激（給標準刺激一個主觀值）——以這個主觀值為標準，將其它比較刺激的主觀強度用數據表示——計算每組被試對每個比較刺激量估計的幾何平均數或中數。

21第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)心理物理函數一、韋伯定律二、費希納定律三、史蒂文斯定律22第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)心理物理函數

心理物理函數（psychophysicsfunction）是描述對刺激的心理感受和刺激的物理屬性之間關系的函數。23第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、韋伯定律

韋伯公式韋伯分數（C）=ΔΦ/Φ其中ΔΦ和Φ分別代表差別閾限的大小和刺激的強度水平，C代表韋伯分數。對于任何同一類的刺激，產生一個最小可覺差所需增加的刺激量，總是等于當前刺激量與一個固定分數的乘積，這個固定分數被稱作韋伯分數。

24第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日韋伯定律的重要作用之一：它使比較不同感覺道及不同條件下的感受性成為可能。（即Z分數）

25第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）韋伯定律的修正（課外閱讀）數學形式

ΔΦ/(Φ+a)=C或者ΔΦ=C(Φ+a)

（a是一個數值很小的常數）

實驗研究表明：只要a的取值合適，韋伯定律的這一修正公式對實驗數據往往擬合得十分良好，在所有刺激強度水平上都能對實驗結果做出預測。參數a代表了當刺激強度Φ為零時，感覺系統(tǒng)的背景噪音強度。

26第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、費希納定律

（一）費希納定律的推導在韋伯工作的基礎上，費希納提出了對數定律（Fechner’slaw），認為心理量和物理量之間呈對數關系，心理量的增長慢于物理量的增長。對數定律的數學形式

ψ=KlgΦ

（其中ψ是心理感覺的量值，Φ是物理刺激高出絕對閾限以上的單位數量，K是固定的系數）

27第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）費希納定律的改進（課外閱讀）

艾克曼（Ekman）定律

Δψ＝bψΔψ是在感覺量ψ水平的最小可覺差的主觀大小，它隨感覺量成比例增長。當感覺量ψ隨刺激強度Φ的增長而增長時，韋伯定律意味著最小可覺差的物理大小增長，而艾克瑪定律意味著最小可覺差的主觀大小增長。

28第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）費希納定律的成立條件

兩個假設（1）建立心理量表所用的差別閾限法是合理的；（2）用韋伯定律的推導代替大量差別閾限法實驗，來確定每個最小可覺差是合理的。兩個條件（1）假定韋伯定律對所有類型和強度的刺激都是正確的；（2）假定所有最小可覺差在心理上都是相等的。

29第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、史蒂文斯定律

（一）對最小可覺差的重新理解（了解）

1941年，史蒂文斯等在響度和音高的辨別實驗中，推論其基本神經過程是按全或無定律進行的。由此，他們提出了神經量子理論。30第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）冪定律的提出

冪定律的公式S＝bIa

其中：S是感覺量；b是由量表單位決定的常數；a是感覺道和刺激強度決定的冪指數。31第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）冪定律的發(fā)展（課后閱讀）

修正的冪函數

S=b(I-I0)a

（I0—常量，或AL）等感覺匹配法——跨感覺道的匹配技術

冪定律在對數定律的基礎上前進了一大步，但是，冪定律的有效性有賴于被試正確使用數字去標示其真正的感覺量。

32第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三節(jié)感覺的直接測量一、感覺的直接測量法二、感覺直接測量的情境效應三、直接數量估計法的應用33第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、感覺的直接測量法直接測量感覺就意味著對心理感受直接按其強度賦予數值，而不必通過如最小可覺差的個數等中介變量或有無刺激出現等中介反應。感覺直接測量法主要有數量估計、數量生產和絕對數量估計。

34第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺直接測量方法（一）數量估計法：在數量估計中，要求被試參照某個刺激所對應的數值，直接用數字估計由其他強度刺激產生的感覺量值。（二）數量生產：這是數量估計法的反向程序，也是直接測量感覺的一種方法。在數量生產中，給被試一個用數字表示的感覺量值，要求他們調整刺激產生相應的感覺量。

35第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、感覺直接測量的情境效應

（一）實驗中其他刺激的影響被試對刺激的數量估計受到刺激呈現情景（如：呈現的順序關系以及刺激的全距等）的強烈影響。這種影響被統(tǒng)稱為情景效應

36第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日

刺激序列效應：此效應發(fā)生在同一個實驗階段之內，其作用方向與情景效應正好相反。被試對某一刺激產生感覺的數量估計，往往會受到在此之前所進行的其他估計的影響。刺激全距的影響

：一般來說，直接數量估計法得到的心理物理函數的斜率，會隨著實驗中采用的刺激強度全距的減小而提高。37第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、直接數量估計法的應用（課后閱讀）

（一）情緒研究中的應用

福郎肯浩塞等（Frankenhaeuser等，1967）的研究證明，被試的情緒體驗估計值和一些生理指標間存在高相關。

直接數量估計法還被應用到恐懼癥（phobia）的心理治療中。

荷姆斯（Holmes,T.H.）和雷賀（Rahe,R.H.）的“生活事件量表”——其數值范圍從11到100，值越高說明生活事件的影響強度越大。

38第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）社會輿論的測定（閱讀）

當代社會的輿論測定所依據的原理仍舊是心理物理學的基本準則。通過直接數量估計法，所有這些社會輿論問題都能夠和實驗室中的純音響度一樣，被量化描述并形成理論上等比的量表。

塞林和沃爾夫岡（Sellin和Wolfgang，1964）對犯罪行為的輿論研究表明，從數量估計結果看，不同職業(yè)被試間顯示出驚人的一致性，即對于各種罪行的惡劣程度存在著普遍一致的公眾輿論觀念。

39第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四節(jié)信號檢測論一、信號檢測論引入的緣由二、信號檢測論的基本思想三、信號檢測論的兩種獨立指標四、接受者操作特性曲線五、認知研究中的應用40第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日一、信號檢測論引入的緣由（了解）對刺激偵測到的概率P（y）,不僅僅受到物理刺激強度的影響。各種非感覺因素會干擾實驗報告。41第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日二、信號檢測論的基本思想

（一）信號和噪音這是信號檢測論中兩個最基本的概念信號——刺激噪音——背景主試在實驗中有時只呈現“噪音”刺激，有時則信號和噪音刺激同時呈現，讓被試對此予以判斷并反應：是否有信號出現？

42第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）信號和噪音信號伴隨噪音，和單獨出現噪音這兩種情況下，分別可以在心理感受量值上形成兩個分布：信號加噪音（SN）分布和噪音（N）分布，前者也常常簡稱為信號分布。由于信號總是疊加在噪音背景之上，因此總體上信號分布總是比噪音分布的心理感受更強些。

43第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日三種不同強度下SN與N的理論分布44第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）決策標準由于觀察者（被試）的每一次感覺過程都會產生一定的感覺量值x，這個x必定落在噪音分布和信號分布所覆蓋的范圍內。對于上述區(qū)間內任意一個x，其來自N分布或SN分布的可能性，可用其在兩個分布中對應的縱線高度（O）來衡量，x對應的兩個分布上的縱線高度之比被稱作似然比（likelihoodratio，記為l(x)）。

45第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日感覺量值的位置46第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日似然比在感覺強度上的函數47第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）決策標準信號檢測論假設，觀察者選擇某一個似然比的值作為產生“信號”、“噪音”兩種判斷反應的分界點，或稱決策標準（β）。觀察者的決策規(guī)則是比較當前觀察得到的x所對應的似然比l(x)，與觀察者自定的決策標準β的大小。如果l(x)大于等于β，觀察者就選擇進行“信號”反應；如果l(x)小于β，觀察者就選擇進行“噪音”反應。決策標準的設定受到各種非感覺因素的影響，包括信號出現的先定概率，以及利益得失的權衡等。

48第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日三、信號檢測論的兩種獨立指標

信號檢測論分離了兩種指標：

（1）辨別力指標d’，是觀察者對刺激的感受性的度量；

（2）判斷標準，是觀察者反應偏向的度量，常用似然比標準β或報告標準C來進行衡量。

49第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日擊中率和虛報率的計算擊中（f1）漏報（f2）虛報（f3）正確否定（f4）SNN是否擊中率P（y/SN)=f1/(f1+f2)虛報率P(y/N)=f3/(f3+f4)50第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）反應偏向

1．似然比β

似然比β的數學定義為：區(qū)分“信號”與“噪音”反應的心理感受水平Xc所對應的信號分布縱軸與噪音分布縱軸之比。

在實驗中發(fā)現，隨著被試掌握的判別標準Xc的變化，不但β值發(fā)生改變，其反應的概率也會變化。當Xc右移時，被試的反應標準變得嚴格，其擊中率和虛報率均下降，而漏報率和正確拒斥率均上升，β值上升；當Xc左移，β值變低時，擊中率和虛報率都會上升，而漏報率和正確拒斥率則下降。

51第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日擊中概率、虛驚概率和反應判定標準間的關系

52第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）反應偏向2．報告標準C

在數學上，反應標準的另一種表示方法是感受經驗強度，用符號C表示，其單位要轉換成刺激強度單位。注：I2——為高強度刺激

I1——為低強度刺激

Z1——為低強度刺激時的正確拒斥概率的Z值53第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）辨別力指標

敏感性可以表現為內部噪音分布fN(X)與信號加噪音分布fSN(X)之間的分離程度。兩者的分離程度越大，敏感性越高；分離程度越小，敏感性越低。

內部噪音分布fN(X)與信號分布fSN(X)的分離程度既受信號的物理性質影響，也受被試者（測驗者）特性的影響。因此，fN(X)與fSN(X)