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1、18 五月 2023第章第章 心理物理学心理物理学本章主要内容：第一节第一节 传统心理物理学传统心理物理学感觉阈限及阈上感觉的测量感觉阈限及阈上感觉的测量第二节第二节 心理物理函数心理物理函数韦伯定律；费希纳定律；史蒂文斯定律韦伯定律；费希纳定律；史蒂文斯定律第三节第三节 感觉的直接测量感觉的直接测量第四节第四节 信号检测论信号检测论原理及应用原理及应用心理物理学概述引言：什么是心理物理学引言：什么是心理物理学定义：就是研究心理量和物理量之间的定义：就是研究心理量和物理量之间的关系的科学。关系的科学。物理量是指对身体各感官的刺激；心理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。
2、如：量是指各种感觉或主观印象。如：亮度（物理量）亮度（物理量）明度（心理量）明度（心理量）强度（物理量）强度（物理量）响度（心理量）响度（心理量）心理物理学的发展心理学研究从哲学思辨到实证研究的重要进步：心理学研究从哲学思辨到实证研究的重要进步：从定性（从定性（qualitative）到定量（）到定量（quantitative）的变化的变化心理物理学的诞生：费希纳，心理物理学纲心理物理学的诞生：费希纳，心理物理学纲要，要，1860。传统心理物理学奠基人费希纳：传统心理物理学奠基人费希纳：G.T.Fechner（1801-1887）。他通过对感觉强度与）。他通过对感觉强度与刺激强度之间的数量关系
3、的长期研究，发展出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。了测量感觉的基本方法。费希纳简介费希纳，费希纳，1801年年4月月19日出生于德国，日出生于德国，1817年年到莱比锡大学开始学医，到莱比锡大学开始学医，1822年获得医学博士年获得医学博士学位，学位，1824年被聘为莱比锡大学物理学教授，年被聘为莱比锡大学物理学教授，在教授物理学的同时，他开始从事感觉研究，在教授物理学的同时，他开始从事感觉研究，率先采用心理物理学方法研究色觉与后像。率先采用心理物理学方法研究色觉与后像。相信身体和心理是一个共同体的两个方面，开相信身体和心理是一个共同体的两个方面，开始采用科学方法
4、对此进行深入的研究。始采用科学方法对此进行深入的研究。1860年年他出版了心理物理学纲要。他出版了心理物理学纲要。1887年年11月月18日病逝于莱比锡。日病逝于莱比锡。费希纳的贡献联系内部世界和外部世界联系内部世界和外部世界费希纳采用物理学方法研究感觉生理，以探讨哲学费希纳采用物理学方法研究感觉生理，以探讨哲学心理学中身心关系的问题。心理学中身心关系的问题。1860年他在韦伯定律的年他在韦伯定律的基础上提出费希纳定律：基础上提出费希纳定律：S=K log R。证明了内部世界（心理和经验的世界）与外部世界证明了内部世界（心理和经验的世界）与外部世界（物理和环境刺激）之间存在联系，而且这种联系（
5、物理和环境刺激）之间存在联系，而且这种联系可以进行简单的数学表达；内部世界和外部世界存可以进行简单的数学表达；内部世界和外部世界存在差异。在差异。心理现象的定量研究方法心理现象的定量研究方法在心理物理学研究中创造了三种感觉测量方法。在心理物理学研究中创造了三种感觉测量方法。心理物理学方法分为两大类心理物理学方法分为两大类感觉阈限的测量；感觉阈限的测量；阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。阈上感觉的测量，也就是心理量表的制作。现代心理物理学：现代心理物理学：20世纪世纪50年代，史蒂文斯定年代，史蒂文斯定律和信号检测论同时诞生。律和信号检测论同时诞生。一百多年来，心理物理学方法不断发展，但它一
6、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。关系的问题。第一节 传统心理物理学费费希希纳纳把把心心理理物物理理学学定定义义为为一一门门精精密密的的关关于于身身体和心理之间函数依附关系的理论。体和心理之间函数依附关系的理论。心心理理物物理理学学的的目目标标就就是是最最终终用用精精确确的的数数学学函函数数的的形形式式来来描描述述外外部部的的物物理理刺刺激激与与由由此此而而发发生生的的感觉和知觉之间的定量关系。感觉和知觉之间的定量关系。Edwin G.Boring（1950）认认为为对对内内部部感感受受与与外外部部
7、世世界界之之间间关关系系的的测测量量方方法法的的引引入入，是是科科学学心心理学开始的一个标志。理学开始的一个标志。心理物理学研究的变量介绍自变量：刺激质和量的属性自变量：刺激质和量的属性控制变量：观察者的意愿控制变量：观察者的意愿因变量因变量只有一个刺激的实验：（只有一个刺激的实验：（1）信号存在或不存在）信号存在或不存在（我看到（我看到/我没有看到）（我没有看到）（2）直接给出刺激属性）直接给出刺激属性（重多少克？）（重多少克？）对两种刺激进行比较的实验：（对两种刺激进行比较的实验：（1）判断大小（刺）判断大小（刺激激A和和B谁大？）（谁大？）（2）直接估计结果（）直接估计结果（A是是B的几
8、倍的几倍？）？）一、感觉阈限的测量测量感觉是非常困难的，我们不能象测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量石头的重量或光的强度那样来测量感觉。觉。内部判断与作用于感受器的物理量之间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。我们必须把物理并不是完全一对一的。我们必须把物理刺激及其引起的感觉区分开。刺激及其引起的感觉区分开。感觉阈限的界定感觉阈限（感觉阈限（sensory threshold），又称阈限，是传统心），又称阈限，是传统心理物理学的核心概念。理物理学的核心概念。阈限可以分为两种：阈限可以分为两种：绝对阈限（绝对阈限（absolute thre
9、shold），通常简写为），通常简写为RL（德语（德语Reiz Limen），指刚好能够引起心理感受的刺激大小），指刚好能够引起心理感受的刺激大小差别阈限（差别阈限（difference threshold），通常简写为），通常简写为DL（德语（德语Differenz Limen），指刚好能引起差异感受的刺激变化量），指刚好能引起差异感受的刺激变化量按照这样的定义，还不能对这两种阈限进行测定。根按照这样的定义，还不能对这两种阈限进行测定。根据实验我们知道，某一特定数值的刺激，在重复作用据实验我们知道，某一特定数值的刺激，在重复作用于感官时，被试有时报告为于感官时，被试有时报告为“无感觉无感觉”
10、，有时报告为，有时报告为“有有感觉感觉”，有时还报告为，有时还报告为“刚刚有一点点感觉刚刚有一点点感觉”。人的感受性的这种随机性变化，在每一种感觉人的感受性的这种随机性变化，在每一种感觉道中都能发现。这种随机变化往往与以下几个道中都能发现。这种随机变化往往与以下几个方面有关：方面有关：（1）如何测量阈限有关；）如何测量阈限有关；（2）被试对任务的注意程度及其态度有关；）被试对任务的注意程度及其态度有关；（3）被试的感受性暂时出现不稳定的摇摆有关。）被试的感受性暂时出现不稳定的摇摆有关。不过，这种随机变化的感觉，其次数分配基本上呈不过，这种随机变化的感觉，其次数分配基本上呈常态分布。常态分布。感
11、觉阈限的操作性定义因此，根据统计学，可以把那个可以刚刚引起因此，根据统计学，可以把那个可以刚刚引起感觉的最小刺激强度以其算术平均数来表示。感觉的最小刺激强度以其算术平均数来表示。而这个平均数恰好有而这个平均数恰好有50的实验次数报告为的实验次数报告为“有感觉有感觉”的刺激强度，由此可见，阈限是个统的刺激强度，由此可见，阈限是个统计值。计值。阈限的操作性定义：有阈限的操作性定义：有50的实验次数能引起的实验次数能引起积极反应的刺激之值；同理，把差别阈限定义积极反应的刺激之值；同理，把差别阈限定义为有为有50的实验次数能引起差别感觉的那个刺的实验次数能引起差别感觉的那个刺激强度之差。激强度之差。关
12、于操作性定义操作性定义（操作性定义（operational definition）是由物理）是由物理学家布里奇曼提出的，他主张一个概念应由测学家布里奇曼提出的，他主张一个概念应由测定它的程序来下定义。定它的程序来下定义。操作定义的提出受到心理学家的欢迎。在心理操作定义的提出受到心理学家的欢迎。在心理学上，对一个心理现象根据它们的程序下定义学上，对一个心理现象根据它们的程序下定义就叫操作定义。就叫操作定义。具体说，操作定义就是用可感知、度量的事物、具体说，操作定义就是用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界定。定。感觉种类觉察阈限值视
13、 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高处落到你的背部某些近似的觉察阈限1ft.=30.48cm二、测定阈限的三种基本方法我们明确了阈限的操作定义，就能够用我们明确了阈限的操作定义，就能够用心理物理学方法来测定阈限。关于测定心理物理学方法来测定阈限。关于测定阈限的实验，一般具有下列三个明显的阈限的实验，一般具有下列三个明显的特点：特点：选择好刺激系列和反应系列选择好刺激系列和反应系列 要尽量简化被试对刺激所作的反应要尽量简化被试对刺激所作的反应 测定的次数要多些
14、测定的次数要多些 测量感觉阈限的方法有三种：测量感觉阈限的方法有三种：最小变化法（最小变化法（minimal-change method）恒定刺激法（恒定刺激法（method of constant stimulus）平均差误法（平均差误法（method of average error）应特别注意这三种方法的应特别注意这三种方法的实验程序实验程序和实和实验结果的验结果的统计处理统计处理。（一）最小变化法又叫极限法（又叫极限法（limit method）、最小可觉）、最小可觉差法（差法（method o f least difference）、序）、序列探索法（列探索法（method of s
15、erial exploration）：是测量阈限的直接方法）：是测量阈限的直接方法特点是：将刺激按递增或递减系列的方特点是：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种反应到另一种反应的瞬时转换点或阈限的位置。限的位置。1、运用极限法测量RL最小变化法的刺激：最小变化法的刺激：递减和递增的两个系列递减和递增的两个系列每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉；每次呈现刺激后让被试报告他是否有感觉；刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求刺激的增减应尽可能地小，目的是系统地探求被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在
16、被试由一类反应到另一类反应的转折点，即在多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感多强刺激时，由有感觉变为无感觉，或由无感觉变为有感觉。每个系列的转折点就是该系列觉变为有感觉。每个系列的转折点就是该系列的绝对阈限。的绝对阈限。（1）自变量自变量：刺激系列自变量：刺激系列刺激系列按递增或递减系列交替呈现：刺激系列按递增或递减系列交替呈现：递增时，刺激要从阈限以下的某个强度开始；递增时，刺激要从阈限以下的某个强度开始；递减时，刺激系列的起点要大于阈限的某个递减时，刺激系列的起点要大于阈限的某个强度；强度；一般应选一般应选10到到20个强度水平。个强度水平。为了使测定的阈限准确，并使每一刺激系列的为了
17、使测定的阈限准确，并使每一刺激系列的阈限能相对稳定，一般递增和递减刺激系列要阈限能相对稳定，一般递增和递减刺激系列要分别测定分别测定50次左右（共次左右（共100 次左右）、刺激应次左右）、刺激应由实验者操纵。由实验者操纵。为了避免被试者形成定势，每次呈现刺激的起为了避免被试者形成定势，每次呈现刺激的起点不应固定不变，而应随机变化。点不应固定不变，而应随机变化。若被试感觉若被试感觉“说不准说不准”，则要求其进行猜测。，则要求其进行猜测。（2）因变量（反应变量）用极限法测定绝对阈限的反应变量，要用极限法测定绝对阈限的反应变量，要求被试以口头报告方式表示。求被试以口头报告方式表示。当刺激呈现之后，
18、被试感觉到有刺激，当刺激呈现之后，被试感觉到有刺激，就报告就报告“有有”，当被试没感觉到有刺激，当被试没感觉到有刺激，就报告就报告“无无”，其依据是被试的内省，而，其依据是被试的内省，而不是刺激是否呈现。不是刺激是否呈现。被试报告后，主试以被试报告后，主试以“有有”“无无”或或“”“-”记录被记录被试的反应，每个系列都需要被试作试的反应，每个系列都需要被试作“有有”到到“无无”、或或“无无”到到“有有”这两种报告，亦即，递增时直到这两种报告，亦即，递增时直到第一次报告第一次报告“有有”之后，这一系列才停止；递减之后，这一系列才停止；递减时直到第一次报告时直到第一次报告“无无”之后，这一系列才停
19、止，之后，这一系列才停止，然后再进行下一个系列。然后再进行下一个系列。若被试者在这二类判断中有若被试者在这二类判断中有“说不准说不准”的情况，的情况，则可以猜，但不可放弃。则可以猜，但不可放弃。（3）绝对阈限的计算绝对阈限计算分为两步：绝对阈限计算分为两步：计计算算每每个个刺刺激激系系列列的的阈阈限限，被被试试者者反反应应转转折折点点处处所所对对应应的的两两个个刺刺激激强强度度的的中中点点就就是是这这个个系列的阈限，表系列的阈限，表5-1每列的下方都有列出；每列的下方都有列出；求求出出所所有有系系列列阈阈限限的的均均值值，便便是是最最后后求求得得的的绝对阈限值。绝对阈限值。极限法测定音高绝对阈
20、限2、用最小变化法测定DL 和和绝绝对对阈阈限限的的测测定定不不同同，用用最最小小变变化化法法测测定定差差别阈限时，每次要呈现两个刺激，让被试比较别阈限时，每次要呈现两个刺激，让被试比较一个是强度大小不变的标准刺激一个是强度大小不变的标准刺激另一个是强度按递增或递减顺序排列的比较刺激。另一个是强度按递增或递减顺序排列的比较刺激。标标准准刺刺激激在在每每次次比比较较时时都都出出现现，比比较较刺刺激激按按递递增增或或递递减减系系列列与与标标准准刺刺激激匹匹配配呈呈现现，直直到到被被试试的反应发生转折。的反应发生转折。（1）反应记录一般来说，将被试的报告分为三类反应一般来说，将被试的报告分为三类反应
21、比较刺激大于标准刺激，记为比较刺激大于标准刺激，记为”；比较刺激等于标准刺激时，记为比较刺激等于标准刺激时，记为”；比较刺激小于标准刺激，记为比较刺激小于标准刺激，记为”。当被试在比较时表示怀疑，可记作当被试在比较时表示怀疑，可记作”？”。极限法测定时间差别阈限注：PSE(point of subjective equality)为主观相等点（2）差别阈限的计算差别阈限的计算比绝对阈限来得复杂。差别阈限的计算比绝对阈限来得复杂。（1）在递减系列中最后一次）在递减系列中最后一次“”到非到非“+”（即（即“”或或“”或或“？”）之间的中点为）之间的中点为差别阈限的上限，用，用Lu表示；第一次非表示
22、；第一次非“”到到“”之间的中点为之间的中点为差别阈限的下限，用，用Ll表示。表示。（2）在递增系列中最后依次）在递增系列中最后依次“”到非到非“”之间的之间的中点为中点为Ll；第一次非；第一次非“”到到“”之间的中点为之间的中点为Lu。（3）在上限与下限之间的距离为）在上限与下限之间的距离为不肯定间距Iu。（4）不肯定间距的中点是）不肯定间距的中点是主观相等点（PSE），理），理论上讲论上讲PSE应与标准刺激（应与标准刺激（St）相等，但实际上两）相等，但实际上两者有一定的差距，这个差距称为者有一定的差距，这个差距称为常误（constant error，简称，简称CE）。）。（5）取不肯定间
23、距的一半或者取上差别阈）取不肯定间距的一半或者取上差别阈（Dlu=Lu-St）和下差别阈（）和下差别阈（DLl=St-Ll）之和的一）之和的一半为差别阈限。半为差别阈限。DL的计算公式上差别阈下差别阈3.误差及其控制用极限法求绝对阈限经常会产生一些误用极限法求绝对阈限经常会产生一些误差。在这些误差中差。在这些误差中有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的；有些是由直接对感觉产生干扰的因素引起的；有些是非感觉方面的因素引起的（如习惯和有些是非感觉方面的因素引起的（如习惯和期望、练习和疲劳、时间和空间等）期望、练习和疲劳、时间和空间等）极限法测定绝对阈限产生的误差主要有极限法测定绝对阈限产生的误差主
24、要有四种（两对）：四种（两对）：习惯误差和期望误差练习误差和疲劳误差在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的，在极限法实验中，由于刺激是按一定的顺序呈现的，被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下被试在长序列中有继续给同一种判断的倾向，如在下降序列中继续说降序列中继续说“有有”或或“是是”，在上升序列中继续说，在上升序列中继续说“无无”或或“否否”，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉，这种被试习惯于前面几次刺激所引起的感觉叫作叫作习惯误差。由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已超由于习惯误差在递增法序列中，即使刺激强度早已超出阈限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈值偏出阈
25、限，被试仍报告感觉不到，这就会使测得阈值偏高高。相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于。相反，在递减法序列中，即使刺激强度早已小于阈限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。阈限，被试仍报告有感觉，这就会使测得的阈值偏低。递增递减系列中的习惯误差abba实际无感觉报告无感觉报告有感觉实际有感觉与习惯误差相反的是另一种误差叫与习惯误差相反的是另一种误差叫期望误差（error of anticipation）。它表现为）。它表现为被试在长的序列中给予相反判断的倾向，被试在长的序列中给予相反判断的倾向，期望转折点的尽快到来。期望转折点的尽快到来。用递增法测定时，阈值就会偏低；用递用递增法测定
26、时，阈值就会偏低；用递减法测定时，阈值就会偏高。减法测定时，阈值就会偏高。递增递减系列中的期望误差abba报告无感觉实际无感觉实际有感觉报告有感觉练习误差和疲劳误差练习误差（练习误差（error of practice）是由于实）是由于实验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情验的多次重复，被试逐渐熟悉了实验情境，对实验产生了兴趣和学习效果，而境，对实验产生了兴趣和学习效果，而导致反应速度加快和准确性逐步提高的导致反应速度加快和准确性逐步提高的一种系统误差。一种系统误差。与此相反，由于实验多次重复，随着实与此相反，由于实验多次重复，随着实验进程而发展的疲倦或厌烦情绪的影响，验进程而发展的疲倦或厌烦情
27、绪的影响，而导致被试反应速度减慢和准确性逐步而导致被试反应速度减慢和准确性逐步降低的一种系统误差，称之为疲劳误差降低的一种系统误差，称之为疲劳误差（error of fatigue）。）。随着时间的进展，练习可能使阈限降低，随着时间的进展，练习可能使阈限降低，而疲劳可能使阈限升高。而疲劳可能使阈限升高。怎样消除误差？习惯误差和期望误差习惯误差和期望误差递增和递减序列做到数量一致、相互抵消。递增和递减序列做到数量一致、相互抵消。练习误差和疲劳误差练习误差和疲劳误差测量测量RL：ABBA设计设计测量测量DL：多层：多层ABBA法法误差计算习惯误差和期望误差哪一种倾向更大？习惯误差和期望误差哪一种倾
28、向更大？分别求上升序列和下降序列的阈值，然后进分别求上升序列和下降序列的阈值，然后进行比较行比较练习误差和疲劳误差哪一种倾向更大？练习误差和疲劳误差哪一种倾向更大？分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一分别计算出前一半实验中测定的阈限与后一半实验中测定的阈限半实验中测定的阈限根据下表数据中分析误差（二）恒定刺激法恒恒定定刺刺激激法法（或或固固定定刺刺激激法法）（method of constant stimulus）又又叫叫正正误误法法（true-false method）、次次 数数 法法（frequency method），它它是是心心理理物物理理学学中中最最准准确确、应用最广的方法。应用
29、最广的方法。1.操作程序（1）主试从）主试从预备实验中选出少数刺激，一般是中选出少数刺激，一般是5到到7个，个，这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的；这几个刺激值在整个测定过程中是固定不变的；（2）选定的每种刺激要向被试呈现多次，一般每种刺）选定的每种刺激要向被试呈现多次，一般每种刺激呈现激呈现50到到200次；次；（3）刺激呈现的次序事先经随机安排，不让被试知道。）刺激呈现的次序事先经随机安排，不让被试知道。用以测量绝对阈限时，则无需标准值；如用以确定差用以测量绝对阈限时，则无需标准值；如用以确定差别阈限或等值时，则需包括一个标准值。别阈限或等值时，则需包括一个标准值。（4）此法在统计结
30、果时必须求出各个刺激变量引起某）此法在统计结果时必须求出各个刺激变量引起某种反应（有、无或大、小）的次数。种反应（有、无或大、小）的次数。注意事项此法在实验之前需要选定刺激。所选定的刺激最此法在实验之前需要选定刺激。所选定的刺激最大强度应为每次呈现几乎都能为被试感觉到的强大强度应为每次呈现几乎都能为被试感觉到的强度，它被感觉到的可能性应不低于度，它被感觉到的可能性应不低于 95。所选刺。所选刺激的最小强度应为每次呈现几乎都不能感觉到的激的最小强度应为每次呈现几乎都不能感觉到的强度，它被感觉到的可能性应不高于强度，它被感觉到的可能性应不高于 5。选定呈。选定呈现刺激的范围之后，再在这个范围内取距
31、离相等现刺激的范围之后，再在这个范围内取距离相等的刺激。的刺激。恒定刺激法和最小变化法在实验实施过程上无大恒定刺激法和最小变化法在实验实施过程上无大差异，两者间的不同主要体现在阈限值的计算上。差异，两者间的不同主要体现在阈限值的计算上。2.绝对阈限的计算两点阈的测量，5个等距的刺激分别为8、9、10、11、12毫米，每个呈现200次，要求被试报告是“两点”还是“一点”。直线内插法通常使用直线内插法（通常使用直线内插法（linear interpolation）来求绝对阈限。）来求绝对阈限。将刺激作为横坐标，以正确判断的百分数作将刺激作为横坐标，以正确判断的百分数作为纵坐标，画出曲线。然后再从纵
32、轴的为纵坐标，画出曲线。然后再从纵轴的50处画出与横轴平行的直线，与曲线相交于点处画出与横轴平行的直线，与曲线相交于点a，从点，从点a向横轴画垂线，垂线与横轴相交处向横轴画垂线，垂线与横轴相交处就是两点阈。就是两点阈。直线内插法得到两点阈的RL为10.57mm3差别阈限的计算以重量辨别为例。以重量辨别为例。以以200克为标准刺激，以从克为标准刺激，以从185到到215克间克间隔为隔为5克的克的7个重量作为比较刺激，要求个重量作为比较刺激，要求被试做被试做“重重”、“相等相等”、“轻轻”三类反应。三类反应。下表列出了重量辨别恒定刺激法实验数下表列出了重量辨别恒定刺激法实验数据。据。利用公式计算D
33、L75%差别阈限如果实验中被试的反应为两类（比较刺如果实验中被试的反应为两类（比较刺激标准刺激，或比较刺激标准刺激）激标准刺激，或比较刺激标准刺激），则，则“大于大于”标准刺激和标准刺激和“小于小于”标准刺激标准刺激的两条直线必将相交于的两条直线必将相交于50%处。那么，处。那么，根据原有根据原有DL（j.n.d.)的定义，的定义，PSE、差、差别阈限的上限和下限都重合到这一点，别阈限的上限和下限都重合到这一点，则无法得到则无法得到DL的值。的值。此时，则要选取此时，则要选取75%处，即与标准刺激处，即与标准刺激完全能辨别（完全能辨别（100%处）和与标准刺激不处）和与标准刺激不能辨别（能辨别
34、（50%）的中点作直线内插，求）的中点作直线内插，求得上限和下限。称为得上限和下限。称为75%差别阈限。差别阈限。（三）平均差误法平均差误法（或均误法）（平均差误法（或均误法）（method of average error）又称调整法（）又称调整法（method of adjustment）、再造法（）、再造法（method of reproduction）、均等法（）、均等法（method of equation）最古老且基本的心理物理学方法之最古老且基本的心理物理学方法之。1操作程序呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节呈现一个标准刺激，令被试再造、复制或调节一个比较刺激，使它与标准刺
35、激相等。一个比较刺激，使它与标准刺激相等。平均差误法要求被试亲自参与，因此这种方法平均差误法要求被试亲自参与，因此这种方法更能调动被试的实验积极性。更能调动被试的实验积极性。在测定差别阈限的实验中，标准刺激由主试呈在测定差别阈限的实验中，标准刺激由主试呈现，随后被试开始调整比较刺激。按照比较刺现，随后被试开始调整比较刺激。按照比较刺激的初始值大于或小于标准刺激，被试的调节激的初始值大于或小于标准刺激，被试的调节方向也就分为渐减和渐增两种。方向也就分为渐减和渐增两种。当平均差误法用于测定绝对阈限时，并没有标当平均差误法用于测定绝对阈限时，并没有标准刺激存在，但是我们可以假设，此时的标准准刺激存在
36、，但是我们可以假设，此时的标准刺激为零，即让被试者每次将比较刺激与刺激为零，即让被试者每次将比较刺激与“零零”相比较。这样，绝对阈限的测量程序和差别阈相比较。这样，绝对阈限的测量程序和差别阈限的测量程序就完全一致了。限的测量程序就完全一致了。例：测量例：测量1000Hz纯音的听觉绝对阈限纯音的听觉绝对阈限每次试验都出现某个响度的每次试验都出现某个响度的1000Hz纯音刺激，被试纯音刺激，被试要将之调节到刚好听不到；而主试则记录每次调节要将之调节到刚好听不到；而主试则记录每次调节的结果。的结果。2阈限计算RL：被试每次调节结果的算术平均数。：被试每次调节结果的算术平均数。DL计算略微复杂一些：用
37、平均差误法测定计算略微复杂一些：用平均差误法测定DL的反应变量是被试每次调整的数值，即其认为的反应变量是被试每次调整的数值，即其认为与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试，与标准刺激相等的数值。由于被试反复测试，每次的结果并不是一个固定的数值，它们是围每次的结果并不是一个固定的数值，它们是围绕着一个平均数变化的数值。这个变化范围就绕着一个平均数变化的数值。这个变化范围就是不肯定间距。不肯定间距的中点，即多次调是不肯定间距。不肯定间距的中点，即多次调整结果的平均数，就是整结果的平均数，就是PSE。PSE与与St的差就的差就是是CE。平均差误(AE)的两种计算方法用平均差误法求差别阈限，所得差别阈
38、用平均差误法求差别阈限，所得差别阈限只是一个估计值。限只是一个估计值。（1）把每次的调整结果（）把每次的调整结果（X）与主观相等点）与主观相等点（用（用M或或PSE表示）的差的绝对值加以平均，表示）的差的绝对值加以平均，作为差别阈限的估计，这个差别阈限的估计作为差别阈限的估计，这个差别阈限的估计值用符号值用符号AEM表示：表示：（2）把每次调整结果（）把每次调整结果（X）与标准刺激）与标准刺激（St）的差的绝对值加以平均作为差别）的差的绝对值加以平均作为差别阈限的估计，用符号阈限的估计，用符号AEst表示：表示：调整法测量DL的原理费希纳认为，比较刺激（费希纳认为，比较刺激（X）与标准刺激）与
39、标准刺激（St）之间的差异包含两类误差）之间的差异包含两类误差常定误差：实验场景产生，如刺激呈现的时常定误差：实验场景产生，如刺激呈现的时间、方位等造成的；间、方位等造成的；X-St变数误差：可以真正代表许多变动的感觉误变数误差：可以真正代表许多变动的感觉误差；差；X-M因此，两个公式计算得到的因此，两个公式计算得到的DL值不同。值不同。平均差误法应用实例3误差控制在平均差误法实验中，被试自己操纵实验仪器在平均差误法实验中，被试自己操纵实验仪器来调整比较刺激易产生动作误差（因被试所采来调整比较刺激易产生动作误差（因被试所采用的方式不同而产生误差）。用的方式不同而产生误差）。若标准刺激和比较刺激
40、是相继呈现的，又易产若标准刺激和比较刺激是相继呈现的，又易产生时间误差。生时间误差。控制控制可采用多层次的可采用多层次的ABBA法法使比较刺激从小到大，从大到小两方面来进行调整，使比较刺激从小到大，从大到小两方面来进行调整，以便控制动作误差等。以便控制动作误差等。二、阈上感觉的测量“一个声音比另一个声音响多少一个声音比另一个声音响多少”是否由是否由物理输出决定的？物理输出决定的？心理物理量表（心理物理量表（Psychophysical scales）：对阈上感觉进行测量。：对阈上感觉进行测量。从心理量表有无相等单位和有无绝对零从心理量表有无相等单位和有无绝对零点来分，可以将心理量表分为顺序量表
41、、点来分，可以将心理量表分为顺序量表、等距量表和比例量表。等距量表和比例量表。（一）顺序量表的建立顺序量表（顺序量表（ordinal scale）既无相等单位，也无绝对零）既无相等单位，也无绝对零点，它只要求将事物按某一标准排出一个次序，是一点，它只要求将事物按某一标准排出一个次序，是一种较粗略的量表。种较粗略的量表。例：赛跑时不用秒表测速，按先到终点的算第一名，例：赛跑时不用秒表测速，按先到终点的算第一名，第二个到的算第二名等等。第二个到的算第二名等等。按快慢排出一个顺序，这个顺序在一定程度上也可以表示跑按快慢排出一个顺序，这个顺序在一定程度上也可以表示跑的速度量。的速度量。因为它没有相等单
42、位，即使知道了第二名比第一名慢因为它没有相等单位，即使知道了第二名比第一名慢5 秒，也秒，也不能以此推算出第三名比第二名慢几秒。不能以此推算出第三名比第二名慢几秒。又因为它没有绝对零点，所以不能推知第二名的速度是第三又因为它没有绝对零点，所以不能推知第二名的速度是第三名的几倍。名的几倍。1等级排列法等级排列法（等级排列法（rank-order method）把许多刺激同时呈现，让许多被试者按照一把许多刺激同时呈现，让许多被试者按照一定标准，把这些刺激排成一个顺序，然后把定标准，把这些刺激排成一个顺序，然后把许多人对同一刺激评定的等级加以平均。这许多人对同一刺激评定的等级加以平均。这样，就能求出
43、每一刺激的各自平均等级，最样，就能求出每一刺激的各自平均等级，最后，把各刺激按平均等级排出的顺序就是一后，把各刺激按平均等级排出的顺序就是一列顺序量表。列顺序量表。等级排列法实例某广告公司要对某广告公司要对10 张广告的优劣作评比，张广告的优劣作评比，请来了请来了17 名评判者（即被试者）。评判名评判者（即被试者）。评判的方法是让被试者将的方法是让被试者将10 张广告排成美到张广告排成美到丑的一个顺序。通过众多被试者的比较，丑的一个顺序。通过众多被试者的比较，就可求出全体被试者对同一广告评判的就可求出全体被试者对同一广告评判的等级的平均值，这个值就是广告的平均等级的平均值，这个值就是广告的平均
44、等级。各广告按平均等级排出的顺序就等级。各广告按平均等级排出的顺序就是一个顺序量表。是一个顺序量表。注意事项（1）由于最终的顺序排列取决于所有被试的）由于最终的顺序排列取决于所有被试的平均等级，因而要求被试的抽样能够代表实验平均等级，因而要求被试的抽样能够代表实验试图研究的人群总体。例如广告评定者的性别、试图研究的人群总体。例如广告评定者的性别、年龄、文化程度等都可能影响最终的评定结果。年龄、文化程度等都可能影响最终的评定结果。（2）由于每一个被试只进行一次排序，所以）由于每一个被试只进行一次排序，所以等级排列法对被试的利用率不高，且难以排除等级排列法对被试的利用率不高，且难以排除被试在唯一一
45、次排序中的各种随机误差。被试在唯一一次排序中的各种随机误差。2对偶比较法对偶比较法（对偶比较法（method of paired comparison）把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，把所有要比较的刺激配成对，然后一对一对地呈现，让被试者依据刺激的某一特性进行比较，并做出判让被试者依据刺激的某一特性进行比较，并做出判断：这种特性在两个刺激中的哪一个上表现得更为断：这种特性在两个刺激中的哪一个上表现得更为突出。因为每一刺激都要分别和其他刺激比较，假突出。因为每一刺激都要分别和其他刺激比较，假如以如以n代表刺激的总数，那么配成对的个数是代表刺激的总数，那么配成对的个数是n（n1）2。
46、然后依它们各自更明显于其他刺激的百。然后依它们各自更明显于其他刺激的百分比的大小排列成序，制成一个顺序量表。分比的大小排列成序，制成一个顺序量表。对偶比较法实例如果有五种样品，如果有五种样品，A、B、C、D、E，则，则可配成可配成5（5-1）/2=10 对。对。误差及其控制两类误差两类误差如果各对样品同时呈现，则要消除空间误差（如果各对样品同时呈现，则要消除空间误差（space error），即样品在空间中不同方位呈现而产生的判），即样品在空间中不同方位呈现而产生的判断误差。断误差。如果是相继呈现，则要注意消除时间误差（如果是相继呈现，则要注意消除时间误差（time error），即相等的两个
47、样品在先后不同时间出现而），即相等的两个样品在先后不同时间出现而产生的判断误差。产生的判断误差。控制方法控制方法ABBA法法顺向、逆向比较两次，把比较的结果（特性更明显顺向、逆向比较两次，把比较的结果（特性更明显的那项）填入事先准备好的空表中。的那项）填入事先准备好的空表中。10 对样品对偶比较数据整理表注意事项（1）用这种方法得到的顺序量表，还仅仅是）用这种方法得到的顺序量表，还仅仅是针对一个被试的心理物理量表，尚不能直接推针对一个被试的心理物理量表，尚不能直接推广到更大的人群。广到更大的人群。（2）这一量表模型要求对偶比较是可传递的）这一量表模型要求对偶比较是可传递的（transitive
48、），如果刺激），如果刺激A优先于刺激优先于刺激B，而，而且刺激且刺激B优先于刺激优先于刺激C，那么刺激，那么刺激A优先于刺激优先于刺激C。然而，有些情况下这种传递性难以保证，。然而，有些情况下这种传递性难以保证，这时就不能采用对偶比较法。这时就不能采用对偶比较法。（二）等距量表的建立等距量表（等距量表（equal interval scale）是一种）是一种有相等单位但没有绝对零点的量表。等有相等单位但没有绝对零点的量表。等距量表除了其有类别量表和等级量表的距量表除了其有类别量表和等级量表的性质外，它要求整个量表的各个部分的性质外，它要求整个量表的各个部分的单位是相等的，但没有绝对的零点。单位
49、是相等的，但没有绝对的零点。思考：思考：60和和70 的差别与的差别与70 和和80 的差别是一样的吗？的差别是一样的吗？80 是是40 的的2倍倍吗？吗？1POZ转换得到等距量表 正态分布下通过正态分布下通过POZ转换表求转换表求Z分数（符分数（符合等距量表要求），将顺序量表改造为合等距量表要求），将顺序量表改造为等距量表。等距量表。广告的例子：广告的例子：C是选择分数，相应的是选择分数，相应的P分分数说明广告成功的百分数。数说明广告成功的百分数。2 感觉等距法感觉等距法（感觉等距法（equal sense distance method）是通过将一个感觉分成主观上）是通过将一个感觉分成主观
50、上相等距离来制作量表的。相等距离来制作量表的。二分法：二分法：呈现两个刺激呈现两个刺激A和和C，要求观察者选择第三，要求观察者选择第三个刺激个刺激B，使得，使得A和和B之间的距离等于之间的距离等于B和和C之间的距离。之间的距离。用平均差误法同时分出几个等分用平均差误法同时分出几个等分Stevens和和Volkmann（1944）的实验）的实验要求被试把要求被试把2006500赫兹的纯音，按音高赫兹的纯音，按音高分出四个等分，即在这个范围内，同时找出分出四个等分，即在这个范围内，同时找出三个频率的声音，使五个纯音依次在音高差三个频率的声音，使五个纯音依次在音高差别的感觉上相等。多人多次调整结果的