光 科学实验(光的颜色科学实验)

 

// 这是学生的课程作业

1 心理物理学的诞生

心理物理学在整个科学史上，尤其是在心理学史上占有很显著的地位。早期的科学家，不去争论心理活动能否测量，而只是着手去测量整个心理过程的某一部分，即属于感觉或知觉方面的心理活动。

费希纳（G. T. Fechner）是德国心理学家，为公认的心理物理学的奠基人。他在德国生理学家韦伯研究的基础上，假设最小可觉差是感觉单位，经过许多实验和推导，得出感觉与刺激的对数成比例的公式：S=Klog R(S代表感觉，R代表刺激，K系常数)。他发表了著名的《心理物理学纲要》。费希纳的公式引起种种怀疑和争论。经过多年研究，他又于1882年发表《心理物理学要义》一书，竭力为他的心理物理学辨护。

2 心理物理学的发展

费希纳在《心理物理学纲要》一书中提到了心理物理学有三种基本的方法。这些方法称之为心理物理学方法，又称心理物理法。心理物理法经过了一百多年的发展、修改和补充，出现了许多变式。自本世纪五十年代，泰纳和斯维茨把信号检测论引入心理学领域以来，又为心理物迎学的研究提供了一个新的有力工具。后人为了有所区别，将费希纳最早提出的三种基本的心理物理法称之为古典心理物理法，而信号检测论称之为现代心理物理法。

2.1 古典心理物理学

费希纳的《心理物理学纲要》一书，主要阐述了五个问题：①对数定律；②心理物理学的三种基本方法；③内部心理物理学；④意识阈；⑤负感觉。其中，最主要的是前两个问题。下面我们分别叙述。

2.1.1对数定律

费希纳在韦伯等人研究得到韦伯定律的基础上，应用微积分公理，提出感受的强度与刺激的强度的对数成正比。这就是费希纳对数定律。这个定律确定了心物之间的定量关系，因而成为心理物理学确定感觉强度和刺激强度之间函数关系的基本定律。就是说心理量是刺激量的对数函数，当刺激强度以几何级数增加时，感觉的强度以算术级数增加。这个对数定律曾为用差别阈限法制作的等距量表所支持。

但是，费希纳的对数定律曾受到各方面的批评和质疑。由于费希纳再推导公式的过程中应用了微积分，同时提出丁两个假设，也引起了许多不必要的非议和争论。这些批评和争沦，概括起来主要有：有些心理学家认为每个感觉是完整的，是不能分解成部分的，刺激可直按测量，而感觉则否，感觉须根据刺激及感受性，作间接的测量；韦伯定律并不是到处都适用的，当刺激强度很低时就偏离了⊿R和R之间的简单的比例。费希纳是以韦伯定律为出发点的，韦伯定律的局限性势必给费希纳定律带来同样的局限性。并且最小可觉差的主观量是否相等也存在疑问。

2.1.2 心理物理学的三种基本方法----古典心理物理法

费希纳在《心理物理学纲要》一书中，用自己多年的研究提出了心理物理学有三种基本的方法：①最小可觉差法(the method of just noticeable differences)，后称极限法(the method of limits)；②正误法(the method of right and wrong cases)，后称常定刺激法，或仅称常定法(the constant method)；③平均误差法(the method of average error)，后称调整法(the method of adjustment)和复制法(the method of reproduction)。这些方法都伴有实验的数据和数学的处理，而且各具有其特殊的形式。常定法因缪勒和乌尔班而有更进一步的发展。最近，调整法显示了胜过其他方法的优越性。

2.1.3 内部心理物理学

外部心理物理学是指对于心理现象与外界刺激的关系的研究；内部心理物理学则是指对于心理现象与身体内作用的关系的研究。

费希纳以为内部心理物理学有别于外部的心理物理学。他说，外部心理物理学讨论心理现象和刺激之间的关系，实际的实验隶属于外部心理物埋学；但是内部心理物理学是心理现象与对心理现象最直接的兴奋之间的关系。

费希纳所称的韦伯律乃是以觉阈为基础。因为假设S＝KlogR，那么S＝0时，R便为一个有限量。因此赫尔巴特的意识阈，只是韦伯律的一个系论。在事实上，费希纳将觉阈和注意联系起来，就更与赫尔巴特互相符合了；意识上已为他种感觉所占领，则新感觉若没有战胜那混合的觉阈(themixture limens)就不能插足进去了。

2.1.4负感觉

根据内部心理物理学和意识阈的思想，就有负的感觉的存在。图（1）绘成对数的曲线，表示韦伯律中S和R的关系。这个函数要求：S＝0的时候，R＝r，r就是觉阈，因此，R的阈下值，就有负的感觉，因为在理论上，R＝0的时候，S是负的而无限的。费希纳相信以负的数量表示无意识的心理的价值，那便为心理物理学的一个基本点。

负感觉=—S 正感觉=+S

图（1）负感觉示意图

费希纳建立了心理物理学，试图在物理刺激和心理感觉之间寻求数量化的关系，这对于心理科学的独立和发展的作用是不可抹杀的。

古典的心理物理学在它在测量感觉阈限和阈上感觉时，没有能够考虑人的情绪、动机、欲望、生活经历等因素的影响，其实验条件也与实际生活情景相差甚远，因此所得结果难于说明现实生活中人的感知能力。尽管古典心理物理学也曾在一定程度上注意到了某些这类因素的影响，并且采取了一些补救措施，但是，这些措施只能使影响阈限估计的一些因素保持恒定，并不能把被试的反应偏好和辨别力区分开来。正是为了克服古典心理物理学的这一严重的缺陷，才促使信号觉察论引入了心理学研究之中。因此，随着心理物理学的不断完善和发展，形成了新的幂定律、信号检测论等现代心理物理学。

2.2 现代心理物理学

由于传统的阈限理论存在很多不足和缺陷，关于阈限概念的理解上已成为古典的和现代的心理物理学争论的焦点。经典的阈限测量最大的问题在于没有能够把被试的辨别能力(感受性)和他们作出判断时的倾向性(反应标准)区别开来。也就是说，经典的阈限测量没有考虑许多非感觉变量对被试的影响。而现代心理物理学从对阈限概念的不同理解出发，将把被试的辨别力和他的反应倾向的感觉阈限值分开处理，这是现代心理物理学对阈限概念和感觉理论的新发展。

由于现代科学，特别是控制论、信息论和系统论不仅对心理学理论带来的巨大影响，而且也对心理研究方法带来了新的突破。这些变化不仅明显的表现在对阈限溉念的理解上，而且你也反映在心理物理学所研究的课题上。现代心理物理学中将古典问题进行新的归类，把古典心理物理学的一些问题组织到那些感觉能力和反应倾向的范畴内。

2.2.1 史蒂文斯定律

到了二十世纪中期，史蒂文斯根据他多年研究的结果建立了一个新的心理物理定律——幂定律。提出了出了刺激强度和感觉量之间关系式为：

即心理量S是物理量I的幂函数。这里，b是由量表单位决定的常数，a是由感觉道和刺激强度决定的幂指数。幂函数的指数值决定着按此公式所画曲线的形状。例如，如果指数1.0，便是一条直线，即刺激与感觉之间为简单的正比关系；指数大于l，则为正加速曲线形；小于1，使为负加速曲线形。

史蒂文斯认为，这种函数关系适用于量的连续体，这是一些对它们做出多少的判断的连续体。在这个连续体上感觉的变化，是以刺激引起的神经兴奋多少为依据的。例如声音的响度，光的明度，彩色的饱和度等形成的连续体，都是量的连续体。史蒂文斯还认为，其它函数则可能来自与哪种或哪里的判断有关的质的连续体。在这个连续体上感觉的变化，是以刺激引起的神经活动的部位为依据的。也可以说，在生理上它是以一个相互代替的机制为依据的。例如声音的音高，彩色的色调等形成的连续体，都是质的连续体。

幂函数是对实验结果的总结，但史蒂文斯对它也做出了解释。他指出，由于感觉系统的神经输出是刺激强度的幂函数，所以被试作出的判断也是刺激强度的幂函数。

幂定律的重要性在于其相等的刺激比例产生相等的感觉比例这一含义。由此可以认为，如果在一特殊环境中所有的刺激强度都按照百分比增加或减少，那么感觉变化的比例则保持恒定。它区别于费希纳的对数定律的地方还在于对感觉直接测量，以至有的心理学家称它为新心理物理学的开始。这里所说的新心理物理学，就是指现代心理物理学．

2.3 信号检测论

信号检测论(Signal detection theory，简称SDT)，它是信息论的一个分支，研究的对象是信息传输系统中信号的接收部分，最早用于通信工程中。

由于信号检测论的引入，解决了一些古典心理物理学方法所不能解决的问题。例如用古典心理物理法测定感觉阈限时，如果主试的指导语改变了，感觉阈限会随之发生变化。究竟指导语影响了被试的辨别力，还是影响了他的反应倾向，古典心理物理法就回答不丁这个问题。用信号检测实验得到的结果表明，在不同指导语的影响下测得的感觉阈限之所以不同，不是由于被试的辨别力发生了变化而是由于改变了判断标准造成的结果。随着信号检测论的引入，把心理物理学的研究确实向前推进了一大步。目前，信号检测论已经成为一种新的心理物理法，并广泛应用到研究心理现象的各个领域。

2.3.1 信号检测论的统计学原理

统计决策理论是信号检测论的数学基础，它的主要工具是概率论。通常它的目的是对一大堆数据产生一种简单的描述或精炼化，使得人们易于理解，并使之与研究的已知情况相符合，这种数据的精炼可以用象均值，方差和置信度等量来表达。

信号检测论是人们在同噪声干扰进行斗争中总结出的方法，实质上是有意识地利用信号和噪声的统计特性来尽可能地抑制噪声，从而提取信号的。

2.3.2信号检测论的二个独立指标

近三十年来，一些信号检测论者认为阈限不是—个纯净的感知能力的指标，而且，一般纠偏和校正猜测机遇的公式都不能对被试者的真实感知能力作正确的估计。因为被试者在报告他对某个刺激或信号的感受时，总是受到其它因素的影响。根据信号检测论把刺激的判断看成对信号的侦察和作出决择的过程。这样，在同一过程中就出现了两个独立的指标：一个是感觉辨别力指标d，表示感知能力，又称感觉敏感性；另一个是反应偏向β（有时也用c表示），它包括利益得失、动机、态度等因素。

由于反应偏向可由二种方法计算：一种是报告标准c；另一种是似然比β。这样信号检测沦的二个独立指标就有三种计算方方法。

2.4 反应时新法

五十年代后期，美国心理学中出现了一个新兴的理论方向和研究领域。到了七十年代已成为美国心理学的一个主要方向，这就是认知心理学。认知心理学反对局限于研究孤立的、外观的、可观察的反应。而致力于认识活动，认知心理学把研究的重点转到内部心理过程上去。

认知心理学家致力于从事能提供内部心理过程线索的观察。并利用不同的方法从不同的方面进行研究，积累数据。通过连锁推理作出有关观察不到的心理过程的可靠的说明。有人把这种方法称为会聚件证明法，即把不同性质的数据会聚到一起，得出结论。

在路由器刚刚开始被设计出来的时候，人们只知道拥有路由器就可以让手机，无线上网不消耗流量，但是却并不清楚路由器的其他功能，也不懂的什么是双频路由器。

通过反应时可以测量看不到的心理过程，严格加以研究。在反应时研究中，认知心理学家研究较多的是选择反应时(CRT)，而不是简单反应时，因为逃择反应时能提供更多有关内部状态的信息。

认知心理学有二个主要方法。除反应时以外，另一个最常用的方法就是以作业成绩为指标的实验。比较而言，反应时实验可以较好地揭示完成某个作业的内部信息加工的诸阶段，而以作业成绩为指标的实验则较有利于揭不某个特定加工阶段的特点。这两类实验不是互相排斥的，事实上认知心理学常同时应用反应时和作业成绩两个指标，以取得更完整、更有意义的结果

3 视觉刺激及实验中的相关变量

视觉在人的感觉中占统治地位，各领域的研究者对视觉的研究也远远地超过其他的感知觉。视觉可告诉我们关于物体的形状和结构、大小与距离、亮度和光线、颜色和运动等信息，是人获得外界信息的重要渠道。下面介绍一下视觉实验中的相关变量。

3.1视觉刺激

3.1.1可见光(visible light)

在一般情况下，引起视觉的刺激物是光。光是一种电磁波，引起人类视觉的电磁波称可见光。可见光的波长范围大约是380毫微米(紫色)到780毫微米(红色)，毫微米即十亿分之一米(nm或mμ)。光波在极其广泛的电磁波范围内只占很少的一部分。视觉刺激用物理学的名词描述比用心理学的名词更为恰当。适宜的不同波长的光波刺激视觉感官，就引起一定的视觉，即颜色的感觉：红、橙、黄、绿、蓝、青、紫，而同一个颜色的主观感觉(如红色)在光谱上具有很大的范围。用下表来表示：

表（1）光谱颜色波长及范围

光具有三维特征：波长、纯度与振幅。与此相对应的有三维心理特征：不同波长引起人们不同的色调的感觉；纯度是光波成分的复杂程度，它引起的视觉反应是饱和度；振幅是光的强度或能量单位，它引起的视觉维度是明度。

3.1.2单色光

在日常生活中，我们通常看见的都是复合光即多色光，但实验的时候需要单色的光源。单色光的获得途径有：①用三棱镜将白光折射分离，用其中某一种单色光；②用滤光片来获得某波段的色光，比如单色光滤光片就可以精密地控制波长；③应用有色表面，一些颜料能吸收一些光带而反射另一些光带，反射的光带通常比滤光片的光带要宽。

3.1.3单色光的物理测量

(1)光通量(1uminous flues) 这是在单位时间内发出的光能量，用φ表示，单位简称是lm (流明)。

(2)光强度(1uminous intensity) 这是指光源在给定方向上单位立体角中发射的光通量，用I来表示，单位简称是cd(坎德拉)，lcd表示在单位立体角内辐射出llm的光通量。光强度的测量，是利用人眼对光强的感受性相当敏锐这一特性进行的。人的眼睛对光的感受性非常敏锐，虽然不能定量地判断其强度，却能相当准确地评定两个光刺激的强度是否相等。研究者据此还设计了目视光度计以测量光源的光强度。

(3)光照度(illuminance) 这是从光源照射到单位面积上的光通量，用E来表示，单位简称为lx(勒克斯)，它是llm的光通量均匀地分布在1平方米表面上所产生的光强度。例如，满月在地面上产生的光照度是0.21x，而晴朗的夏天阳光良好的室内光照度是100—5001x。

(4)光亮度(1uminance) 指一个表面的明亮程度，即每单元面积上反射出来的光通量，用L来表示。亮度计测量的是物体反射的亮度，白纸能吸收20％的光而只能反射80％，黑纸只反射投入光的3％，只有反射出来的光才能落到人的眼睛上。亮度的衡量有各种不同的单位。如果用光强度来表示，单位是nit(尼特)，

，另外，还可以用1sb(熙提)= 1cd/m2来换算；如果用光通量来表示，则有

1asb(阿波熙提)=1 lm/m，还可以用1L(朗伯)=1 lm/cm与 lmL(毫朗伯)=10^(-3) L来换算。

(5)反射系数(reflectance factor) 这是某物体表面的流明数与入射到此表面的流明数之比，用R来表示。

由此可以看出，照度是入射光，亮度是反射光。亮度和照度还可以通过公式进行换算，即亮度=反射系数*照度。

除了反射系数以外，还要用到投射系数表达各种物质的流明数，透光系数(τ)=某物质透过的流明数/入射到该表面的流明数。

对可见光的物理特性的测定是进行视觉研究的有用手段，实验室的常备仪器应该有亮度计、照度计等。

3.1.4视觉实验中常用的表示方法

(1)视网膜照度 视觉实验中用它来表示刺激的物理强度。光线进入眼睛的量与瞳孔面积成正比，用物理亮度nit和瞳孔面积的乘积表示网膜被刺激的程度，其单位是treland(楚兰德)，即楚兰德=刺激强度(cd/m2)X瞳孔面积S(mm)。楚兰德表示的是刺激，可以使进入视网膜的光量进行比较。

(2)光强度级 分贝(dB)。研究适宜刺激的物理量的光强度范围很大，通常可达12个数量级(10^12)，因为眼睛所接受的范围如此大，一般就用对数来表示。光强度级分贝为：

，这里的 在一般情况下是10^(-6) cm/m2 (尼特)，这个参照光强度相当于暗适应时人的眼睛所能检测到的最小光强，就是视觉的绝对阈限。

3.2 视觉研究中的变量

变量是在性质、数量上可以变化、操纵或与测量的条件、现象或特性。在心理学的实验情境中，主试者必须考虑三类变量：已知的对有机体的反应发生影响的变量叫自变量，它是由实验者操纵、掌握的变量；由实验者观察的或记录的变量叫因变量；在实验中应保持恒定的变量叫控制变量。下面分别来叙述这三种变量。

3.2.1自变量

在视觉实验中，哪些受实验者操纵的因素会对被试的反应产生影响呢?从视觉刺激呈现的特征可以看出有以下几类：

（1）刺激 视觉中的物理刺激是光，那么刺激变量就是光及其特性演化出的不同效果，比如，各单色光、系列亮度、照度等。另外还有各维度的不同组合，从时间上讲，有呈现频率的不同；从空间上讲，有不同性质的光的组合以及不同的观测距离等。因为视觉的研究相对于其他感觉的研究要更深入一些，因此现今的视觉实验对仪器的要求很高，以确保对刺激的精确的定量。

（2）背景 刺激和背景是作为一个整体呈现的，背景条件的变化也影响着被试的反应，因此，背景也可以作为一个自变量。比如，背景的颜色、亮度等。

夏季高温期长，雷雨天气多，空调、风扇等家电使用频繁，触电就成为生活中的一大隐患。触电是指超过一定极量的电流通过人体产生的机体损伤或功能障碍。

（3）被试特征 研究个体差异是心理学研究的主要内容之一，视觉研究也不例外。比如。视敏度、辨色力、性别、年龄、机体状态等；此外，还有即时的实验条件如单视野等。

3.2.2因变量

因自变量的变化而产生的现象变化或结果称为因变量。它是由实验者观察的或记录的变量。因变量依赖于被试的行为。

视觉实验中的因变量相对于刺激变量的精确而言是比较粗糙的，要经过处理才能运用到结果中。尤其是对一些非量化的判断反应，如在颜色后像的研究中用口头报告法做出的反应，由于被试是根据主观经验得到的现象报告结果，那么都需要汇总处理而间接地获得某些数据资料。此外，在通过仪器记录被试的反应量时，一定要注意操作技术以保证精确。

3.2.3控制变量

控制变量是指实验研究中除所规定的自变量以外的一切能够影响实验结果的变量。这些变量又称无关变量，需要在实验中加以严格控制。控制变量是潜在的自变量，在实验个应该使控制变量保持恒定。控制变量也是一种不变的变量，因为实验者对它作了控制。

控制无关变异是心理实验的重点，否则变异就会伴随着自变量影响反应的结果，以至于我们不能分辨被试的反应究竟是自变量引起的还是无关变量引起的。视觉功能的特点提醒我们应该注意刺激时间、面积在视网膜作用点产生的累积效应，如长时间的参加视觉实验使视觉的功能发生变化，像视力降低、明适应与暗适应对后续实验的影响等。视觉实验是很精细和敏感的，稍有失控就会使实验失败。

4视觉的心理物理实验的分类

心里物理学发展到今天，可以分为两个阶段：古典心理物理学、现代心理物理学。根据这两个时期的研究成果，视觉心理物理实验主要分为以下两大类。

阈值和匹配实验：主要用于测量刺激的微小变化与视觉感受性之间的关系。它适用于测量视觉刺激的灵敏度和可试探性。

分度实验：用以测量知觉的大小与物理刺激间的关系，它适用于定量分析刺激间的关系。例如，在色貌研究中，可以用分度实验的方法来确定物理测量量的量化关系，如三刺激值X、Y、Z与知觉量明度、彩度和色调之间的关系。

4.1阈值实验方法

阈值实验技术主要用来测定刺激的恰可察觉的变化，有时也被称为恰可察觉差，它得到的是观察者对于刺激变化量的感知性。阈值可分为绝对阈值和相对阈值两种，绝对阈值表示刺激从无到有时人眼的恰可视察性；差异阈值表示刺激从一定量的基础上变化时人眼的恰可察觉性。

阈值实验在设计时，主要考虑尽量减小观察者自身的主观性对结果的影响，阈值实验的数据处理采用最多的是概率分析的方法。根据传统的阈值理论和信号检测论，阈值实验中测定阈值的方法主要分成两大类。

4.1.1传统心理物理学测定阈限的方法

传统的阈限理论认为：作用于感受器的一个刺激, 引起一系列的冲动, 在大脑中枢发生了一种效应。这种中枢效应的大小将随着刺激的强度、感受器的感受性、传导通路的效率和中枢的活动水平背景而发生变化。如果在一次实验中，中枢效应的大于一定的最小量，中枢将发生冲动，产生一个我感受到了，引起这个最小效应的刺激，就是这一次实验中的刺激阈限。阈限是一个固定点，被试的判断连续对应于反映的连续对应于反应的连续，当刺激超过最小量—阈限时，被试就判断有；当刺激低于阈限时，被试就判断无。

（1）极限法

极限法是一种测定阈限的直接方法, 又称最小可觉差法、最小变化法等, 极限法的特点是将刺激按递增或递减两个系列交替变化组成, 每一个系列的刺激强度包括足够大的范围, 以间隔相等的小步变化, 能够确定从一类反应到另一类反应的瞬时转换点或阈限的位置。一般说来, 各系列刺激是由大到小（递增）、由小到大（递减）按阶梯式顺序变化的。刺激的范围在阈限以上或以下一段强度距离, 实验时一般确定15～20个检查点，每个相邻检查点的间距可根据实验仪器的精确度和所测定的感觉的性质决定。一般的说，检查点的距离小一些, 测定的结果会更精确一些。至于反应变量指标、结果处理及具体方法步骤可随测定的内容而定, 极限法即可用于测定绝对阈限, 也可用于测定差别阈限。

（2）平均差误法

平均差误法又称调整法、再造法、均等法, 是最古老且基本的心理物理学方法之一, 它最适合测量绝对阈限, 但也可以测量差别阈限。平均误差法的特点是呈现一个标准刺激, 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。比较刺激也可由实验者调节, 由被试判断。这个方法是要求被试判断什么时候比较刺激和标准刺激相等。被试判断为与标准刺激相等的比较刺激, 并不总是一个固定的数值, 而是围绕着一个平均数变化的一组数值。这个变化范围就是不肯定间距, 不肯定间距的中点就是主观相等点。通过对不肯定间距和主观相等点的测量, 就可以估计差别阈限。

（3）恒定刺激法

恒定刺激法又叫正误法、次数法, 它是心理物理学中最准确、应用最广泛的方法, 可用于测定绝对阈限、差别阈限和等值, 还可以用于确定其他多种心理值。此法的特点是：根据出现次数来定阈限, 即以次数的整个分布来求阈限。具体做法如下：（1）主试从预备实验中选出少数刺激, 一般是5～7个, 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, 一般每种刺激呈现50～200次；（3）呈现刺激的次序事先要随机安排, 不让被试知道。用以测量绝对阈限, 无须标准值, 如用以测量差别阈限, 则需要一个标准值；（4）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。

用恒定刺激法测量阈限时, 在实验前需要选定刺激。所选定的刺激最大强变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95％。所选定的刺激最小强度应为每次呈现几乎都不能为被试感觉到的强度, 它被感觉到的可能性应不高于5％。选定刺激范围后, 再在这个范围内取距离相等的刺激, 每种刺激强度呈现不得少于次50次。

恒定刺激法虽然要求大量的实验次数, 但每次实验只用很短的时间, 因此是最节省时间的方法, 并且测得的阈限也更准确。

4.1.2信号检测论测定阈限的方法

信号检测论认为：被试觉察信号有一个中枢神经效应, 这种效应随着每次刺激呈现, 时刻都在变化。信号总是在噪音的背景上产生, 信号的影响和噪音的影响都被假定为正态分布, 这两种分布由于信号比噪音微弱增强, 故有一定的重叠, 而使信号和噪音都可能引起同一程度的感觉。人类觉察是建立在统计决策论的基础上, 就是说被试选择一个标准, 当给定的刺激超过这个标准时, 被试就反应有, 否则则说无, 而这个反应标准的选择由很多因素（如感受性、利益得失、动机、态度、情绪、意志等）决定。这个反应标准就是阈限。

（1）有无法

有无法是信号检测论测定阈限的基本方法。主要步骤为, 主试呈现刺激后, 让被试判定所呈现的刺激中有无信号, 并予以口头报告, 被试只做有或无的简单反应。主试要把实验中规定的信号和噪音的先验概率以及对被试判定结果的奖惩办法, 对被试的要求等以指导语的形式明白而通俗地向被试说清楚, 籍以影响被试判断标准的变化。

在这种实验中, 每种先验概率的情况下, 信号和噪音出观的总次数要在100～200次以上, 才能取得比较稳定的结果。在一轮实验中信号和噪音各自呈现的次数由先验概率规定, 并要随机呈现。然后根据实验结果把每种先验概率所对应的反应偏向(β)和感觉辨别力(d´) 记录下来。

（2）评价法

评价法又称多重决策法, 或评级量表法。这一方法呈现刺激的方式同有无法一样, 对信号和噪音的先验概率和奖惩办法, 都可以随实验要求, 由主试确定。但对被试的要求有所不同, 对被试的反应不是简单的有或无的方式，而是将被从有信号到无信号这一感觉的连续体，规定出不同的感觉评价等级。然后让被试根据对所呈现刺激的自信度情况, 报告有信号（或无信号）的评定等级。一般评价从有信号到无信号这一感觉连续体的等级可划分为六个；六个等级含义为：第一等级,非常肯定有信号出现；第二等级,一般肯定有信号出现；第三等级,可能有信号出现；第四等级,可能无信号出现；第五等级,一般肯定无信号出现；第六等级,非常肯定无信号出观。

4.2匹配实验方法

匹配实验的方法于阈值实验的方法类似，但目的不是测试知觉上的变化量，而是寻找相同刺激感知量。匹配实验所得到的感知的变化量可以用来估计阈值。匹配实验一般分为两类。

4.2.1非对称匹配

非对称实验主要用于研究色适应和色貌。非对称匹配的定义可以是改变不同的照明观察条件而进行的匹配实验。一种非常特殊的匹配实验可以在双眼间进行，让左右眼视场所看到的是不同照明条件下的刺激，经过匹配调节使之达到左右视场的匹配，这也称非对称匹配。可见非对称匹配的方式是多种多样的。

4.2.2记忆匹配

记忆匹配是用于色貌研究中的一种实验方法。在这种实验中，观察者被要求得到一种于与往记忆中的刺激相同的匹配。

4.3分度实验方法

分度实验的目的是要；量化知觉的大小，所以分度实验中所采用的是数学方法衡量实验准确度的关键。包括四层含义：名义分度、顺序分度、间隔分度、比例分度。

4.3.1一维分度实验

一维分度实验一般仅能得到刺激的某一个属性的分析结果。它又可分为：排序实验、绘图分类、分类式分度、强度估计、比例估计等实验。

4.3.2二维分度实验

二维实验方法和一维分度实验方法是一致的，但是由于刺激的某些属性是与多个因素相关的，所以必须采用多维的分析方法来评价。

5视觉实验举例

5.1空间辨别实验

眼睛的空间辨别能力就是视敏度（visual acuity），又叫视锐度，表现为觉察目标刺激以及辨别事物细节的准确性。视敏度通常以找出两个物体之间的最小间隔来表示，是觉察物体细节的一种度量。

5.1.1视敏度的测定

我们经常使用的视力表就是测定视敏度的，他它是用视觉的倒数来进行测定的，及公式为：

从公式中可知，眼睛所能分辨出的两点之间的距离越小，也就是说视角越小，视敏度越好。视力表通常以5m为标准观测距离，常用的视标有C字型和L字型，前者称为蓝道环(Lndoltc)，是国际通用的视标，它的规格标准是：黑线条宽度是直径的1／5，环的开u也是直径的1／5。当视标C的直径为7.5㎜时，环的开是1.5㎜，这个时候如果在5m远的距离处被试能分辨口方向，那么他的视角等于1分，此时的视力规定为1.0，这个数宁接近单个锥体细胞的直径。医学上—般认为1.0的视敏度是正常的。

5.1.2视敏度的实验研究方法

最小视点法，这时指测定观察者所能观察的最小点。觉察不要求区分物体各个部分的细节点。体各部分的细节，只要求发现对象的存在。觉察所用的材料是黑色背景上很亮的一点或白色背景上的黑点，这些点的育径可以变化。因为观察者只是觉察视野小是否存在一个物体，可见这是强度分辨的一种形式。

最小可分法，可分为解像、定位和识别两种类型。

解象是对一个视觉形状组成部分之间距离的辨别能力，即知觉某一模式具体元

素之间分离的能力。测量解象力时可以给被试呈现两个黑点，确定能看成是两个而不是一个黑点的程度；或用一组栅条，来测定被试对间距的分辨能力，最好的解象力也只能分辨35～49弧秒宽的线组成的栅条。

定位又称微差敏度，是让被试判断两条竖线的位置是连续的还是有偏差，刚

能分辨的偏差是2弧秒。

识别可看作是测量视敏度的综合步骤，它既有敏度辨别，也有解象和定位能

力的测查，如视人表的测定。

5.2空间辨别实验

在某种条件厂，闪烁的灯光可能会被知觉为连续的光。如在黑暗中快速地用于电简画圈，可看见光点变成了光阉。生活小的许多光源看起来都是稳定的，加荧光灯、电视、电影等，但事实上它们的光线是断续的。当一个间歇频率比较低的光刺激作用于我们的眼睛时，就会产生闪烁的感觉。随着间歇频率逐渐增大，闪烁现象就会消失，人眼就不会感到是闪光而感到是一个完全稳定的或连续的光，这就是闪光融合。

5.2.1闪光临界融合频率的测定

闪光临界融合频率是视觉对光刺激时间分辨能力的指标，是物理刺激与生理心理功能相互作用的结果。不同被试在不同的功能状态下的闪光临界融合频率是不一样的，其变异可能造成某些视觉研究结果的变异件。

5.2.2闪光临界融合频率研究方法

测定闪光临界融合频率的方法有很多种。早期是用制成扇形的圆盘在光源的旋转来测定的，这称为转盘闪烁方法。转盘出被试控制转速，一般采用极限法

测定，速度由慢到快就是一个出不闪到闪的过程，再从闪到不闪。用这种方法还可以测闪光强度，它的缺点是转速的频率测量有时不太准确。

也可用混色轮测定闪光临界融合频率。此外，还可用闪光临界融合频率计。发展使闪光临界融合频率的测定有了更完善的仪器，不仅可以调节光波的波形，光源也可以是不同的色光，还可以精确地控制亮度和频率等。

5.3颜色的心理效应

颜色是物体的一个重要属性，视觉感受一种颜色取决于i个基本特征；亮度、色调与饱和度。颜色的实验室研究主要涉及颜色的基本特征、颜色混合与标定、颜色的测量等等。各种颜色视觉现象及其应用研究主要基于颜色的心理机制。

颜色对人的心理会产生各种影响，比如，它可以影响人的情绪和行为，还可以影响工作效率，这就是颜色的心理效应。为了提高我们的生活水平和工作效率，研究颜色的心理效应就显得很有必要。

5.3.1色调的冷暖感

不同的色调可以产生不同的冷暖感。红、橙、黄给人以温暖的感觉，而蓝、绿、紫则给人以凉爽与清净的感觉。在绘画时，暖色常被用来表现火热的气氛，而冷色则暗示看清凉的河水、宁静的草地甚而压抑与郁闷。从科学的观点来看，光谱中红色波长较长，属于远感色．给人以温暖的感觉；闹蓝色和紫色波长较短，属于近感色，产生阴冷的感觉。

处于红色和紫包中间的色彩是绿色，因此它常被作为光谱中冷暖包的分界点。同样是绿色系列，偏于是黄色一侧的绿色，如苹果绿就比偏于蓝色的一侧的绿色要偏暖。不过，所有色彩可以认为都具有冷暖的性质：即使是蓝色，只要稍微加一点绿色，也比略含紫色的蓝色偏暖。

在一般情况下，不同的个人对于特殊额色的反比有着一致性。暖色调通常被认为是欢乐的、积极的、刺激的、兴奋的，而冷色就是宁静的、冷淡的、镇定的、肃穆的。

5.3.2色调的环境心理效应

生活环境和工作环境的色调对人的心理有重要的影响作用。比如，幼儿园建筑采用欢快、明亮的颜色再配之以卡通图案就非常适合幼儿身心的健康发展；医院的房间如果饰之以淡暖色，可以起到镇静安神的作用，暖色可以使人感到温煦；在房屋装饰中也是如此，客厅、饭厅、小卧、大卧完全可以来用人同的颜色以获得不同的感官效果。伦敦泰晤士河上有一座桥以前是黑包的，结果每年都有为数不少的人在这座桥上自杀，后来刷成了绿色，轻生的人就显著减少了。色彩变化与人们的情感是协调一致的。生活在单调环境下的人们喜欢穿色彩丰

富的衣服，这使单调的生活也丰富起来，满足了人们在局限条件下美的享受和愿望；而生活在色彩丰富的城市里的人们喜欢素色，喜欢闲适。

5.3.3明度对比的距离感

明度是颜色的明暗程度，它取决于吸收或反射光线的总体比例。明度分辨力是视觉功能的一个力面。它是指明度差别阈限的大小。明度的差别阈限就是明度

对比辨认，是视觉功能的主要指标之一。

明度对比对于任何图案，包括生活与艺术中的各种物品和作品，都是非常重要的。自然和谐的明度关系使颜色和图案更加美观，例如，服装中不和谐的明度有时可以产生很好的效果，有可能刮起一阵流行的旋风，但如果技术不成熟，就可能有碍观赡。

明度对比还是一个标定距离感的重要指标。在同一幅画中，背景往往是较暗的而画的丰题则是明亮的。在通常情况下，较暗的明度使我们感觉离得较远，明亮的物体显得就离我们近一些。另一个指标是颜色之间的明度对比，如果是相同明度，那么临近颜色之间的界限就难于分辨，这常常用来表示远处的物体；而近处的物体和景色总是界限分明的，它们的轮廓鲜明清晰，这是明度对比引起的效果。

6 结论

极限法、调整法和常定刺激法三种基本的心理物理法。虽然都用来测定感觉阈限，但各有千秋。究竟使用哪种具体方法最为合适，则要根据研究的对象、要求而定。

从感觉阈限的含义看：极限法求得的阈限值，能较好的符合阈限的定义。因为此法的操作是有系统的探查感觉的转折点，它汁算过程就具体准确地说明感受阈限的含义。同时，因为被试知道刺激呈现的顺序，他可以把注意力集中到特别需要注意的地无从而取得较好的实验效果。

从效率看：调整法中刺激由被试者自己调节，回答和记录的次数少。每一个测定位值只需一次，因而能较快地得到测定的结果。而极限法则需要几次，甚至近十次才能获得一个测定的结果。用常定刺激法可以不必临时改变刺激，这是它比其他二法优越的地方，在测定重量的阈限时，多用常定刺激法。而且常定刺激法中每一个记下的数据都可利用上，不象在极限法小用来计算阈限值的数据是少数，因此常定刺激法的效率较高。

从被试方面来看：测定的次数过多，容易使被试者感到单调而产生疲劳。如果让被试者主动参与测定工作，就可改变这种单调厌倦的情绪，从而使测定结果更准确。调整法的实验程序，对被试来说比较自然，让被试自己主动调整比较刺激，也可以引起他的兴趣，因此，在这方面调整法优于其他二法。

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硬盘对于电脑来说是非常重要的配件之一，很多用户都特别重视自己保存的数据，一旦硬盘损坏之后就无法工作，里面的数据也会丢失。