心理物理法（心理物理法）

類型

主要有極限法、恒定刺激法、平均誤差法及其各種變型。

刺激以相等間距變化，從遠(yuǎn)離閾限值開始，或漸增，或漸減，找被試從感覺不到到感覺到，或從感覺到到感覺不到的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以此轉(zhuǎn)折點(diǎn)的刺激強(qiáng)度作為閾限值的方法。

將少數(shù)固定的刺激以隨機(jī)方式呈現(xiàn)，以被試對(duì)不同刺激覺察到的次數(shù)所占的比例來估計(jì)閾限值的方法。

讓被試調(diào)整比較刺激，使之與標(biāo)準(zhǔn)刺激的強(qiáng)度相等。以被試判斷的平均誤差作為差別閾限值的方法。

上述古典心理物理法測(cè)定閾限會(huì)受到被試態(tài)度的影響。運(yùn)用信號(hào)檢測(cè)論的方法，既可估計(jì)出被試對(duì)刺激的覺察能力也能估計(jì)出他進(jìn)行判斷的嚴(yán)格程度。

制作方法

由于物理刺激的等量增加或減少并不一定引起感覺上等量的變化，因而為了度量閾上感覺量，就需要根據(jù)刺激變化和感覺變化之間的關(guān)系建立心理量表。心理量表大體上可以分為順序量表、等距量表和比例量表3類。

既沒有相等單位也沒有絕對(duì)零點(diǎn)。根據(jù)順序量表只能知道某事物按照規(guī)定的標(biāo)志在一定順序中所處的位置。用對(duì)偶比較法和等級(jí)排列法可制作順序量表。

只有相等單位而沒有絕對(duì)零點(diǎn)。根據(jù)等距離量表不僅可以知道兩事物之間在某種特點(diǎn)上有無差別，還可以知道它們相差多少。可用差別閾限法制作等距量表。

既有相等單位又有絕對(duì)零。它不僅可以表明就其一特點(diǎn)來說兩事物相差多少，而且還可以表明它們之間的比例關(guān)系。可用數(shù)量估計(jì)法制作比例量表。

心理物理學(xué)的方法主要用于人類被試（傳統(tǒng)上也稱為觀察者）的實(shí)驗(yàn)，但有些方法現(xiàn)在也用來研究動(dòng)物的感覺。

經(jīng)典方法是測(cè)量感覺閾限的基本方法，主要有極限法、調(diào)整法和恒定法三種，它們是1860年費(fèi)希納在他的《心理物理學(xué)綱要》上最早提出來的，費(fèi)希納用它們來測(cè)定絕對(duì)閾限和差別閾限。從操作的角度來說，絕對(duì)閾限（RL）是指有50%的次數(shù)能引起感覺，50%的次數(shù)不能引起感覺的刺激的強(qiáng)度；差別閾限（DL）是指有50%的次數(shù)能覺察出差別，50%的次數(shù)不能覺察出差別的刺激強(qiáng)度的差異。

1、極限法。也叫最小變化法、最小可覺差法、系列探查法、最小可覺察2刺激法。它的特點(diǎn)是刺激按大小順序呈現(xiàn)，各相鄰刺激的強(qiáng)度差別很小而且間距相等；刺激旦現(xiàn)的順序有兩種，一種是按從小到大的順序呈現(xiàn)，叫作漸增法（↑）；另一種按從大到小的順序呈現(xiàn)，叫作漸減法（↓）。每次呈現(xiàn)刺激后，讓被試報(bào)告是否覺察到有刺激出現(xiàn)，感覺到刺激就報(bào)告“有”，感覺不到就報(bào)告“沒有”。用漸增法呈現(xiàn)刺激系列時(shí)，要從比閾限值小得多的刺激開始呈現(xiàn)，逐漸以較小的梯度增加刺激強(qiáng)度，直到被試的報(bào)告從“沒有”的刺激強(qiáng)度和第一次報(bào)告“有”的刺激強(qiáng)度的算術(shù)平均數(shù)就是這個(gè)系列測(cè)得的絕對(duì)閾限。用漸減法呈現(xiàn)刺激系列時(shí)，要從比閾限值大得多的刺激開始，逐漸以較小的梯度降低刺激強(qiáng)度，直到被試的報(bào)告從“有”變成“沒有”。漸減系列的絕對(duì)閾限等于被試最后一次報(bào)告“有”的刺激強(qiáng)度和第一次報(bào)告“沒有”的刺激強(qiáng)度的算術(shù)平均數(shù)。實(shí)驗(yàn)過程中，漸增系列和漸減系列交替呈現(xiàn)，經(jīng)過大約100個(gè)系列的探查，最終測(cè)得的絕對(duì)閾限等于所有漸增、漸減系列所得閾限的平均數(shù)。表1式列出的是用極限法測(cè)音高絕對(duì)閾限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（第157頁(yè)表1）。用極限法測(cè)差別閾限時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)主試先呈現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激，然后呈現(xiàn)

一個(gè)比較刺激，讓被試分辨比較刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激相比是大些、小些還是相等。比較刺激比標(biāo)準(zhǔn)刺激大記為“+”，比標(biāo)準(zhǔn)刺激小記為“—”，相等記為“=”。在職 各個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)中，被試的反應(yīng)從“—”變成“=”，兩者相應(yīng)刺激強(qiáng)度的算術(shù)平均數(shù)稱為下閾限（L1）；“+”與“=”反應(yīng)的相應(yīng)刺激強(qiáng)度的算術(shù)平均數(shù)稱為上閾限（Lu），上下閾限的平均數(shù)叫作不肯定間距（IU），系列的差別閾限等于IU/2，不肯定間距的中點(diǎn)叫作主觀相等點(diǎn)（PSE），最終測(cè)得的差別閾限就是所有漸增、漸減系列差別閾限的平均數(shù)。表2是用極限法測(cè)時(shí)間差別閾限的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)刺激是0.40秒。（第158頁(yè)表2、3）

2、調(diào)整法。也叫平均差誤法、復(fù)制法或均等法。這個(gè)方法的典型實(shí)驗(yàn)程序是讓被試調(diào)整一個(gè)連續(xù)變化的比較刺激，使它與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等。每次實(shí)驗(yàn)主試都讓被試從一個(gè)明顯大于或小于標(biāo)準(zhǔn)刺激的點(diǎn)開始，直到比較刺激看起來與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等為止。比較刺激的起點(diǎn)是隨機(jī)的，且大于和小于標(biāo)準(zhǔn)刺激的次數(shù)相等，交替呈現(xiàn)。調(diào)整法主要用于差別閾限的測(cè)量，但有時(shí)也可用來測(cè)絕對(duì)閾限。用調(diào)整法測(cè)差別閾限時(shí)，被試判斷為與標(biāo)準(zhǔn)刺激相等的比較刺激的值的均數(shù)就是PSE，PSE與標(biāo)準(zhǔn)刺激的差叫作常誤（CE），差別閾限可以是每次判斷結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)刺激之差的絕對(duì)值的平均數(shù)，也可以是每次判斷結(jié)果與主觀相等點(diǎn)之差的絕對(duì)值的平均數(shù)。表功就是用調(diào)整法測(cè)長(zhǎng)度差別閾限的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)刺激（St）是150毫米。用調(diào)整法測(cè)絕對(duì)閾限時(shí)，可以讓被試自己調(diào)節(jié)刺激強(qiáng)度到他剛好能覺察到刺激或剛好不能覺察到刺激的那一點(diǎn)，絕對(duì)閾限就是所有這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)的平均數(shù)。

3、恒定刺激法。也叫正誤法、恒定法、次數(shù)法，它的特點(diǎn)是只采用少數(shù)幾個(gè)刺激（一般是4—9個(gè)），且這幾個(gè)刺激在整個(gè)測(cè)定閾限的過程中是固定不變的，主試把這幾個(gè)刺激以隨機(jī)的方式反復(fù)向被試呈現(xiàn)。用恒定刺激法測(cè)感覺閾限之前，先要進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)，以選定刺激并確定各刺激呈現(xiàn)的順序。所選刺激的最大強(qiáng)度應(yīng)為每次呈現(xiàn)幾乎都能被感覺到的強(qiáng)度，被感覺到的可能性最好在95%左右；所選刺激的最小強(qiáng)度應(yīng)為每次呈現(xiàn)幾乎都不能被感覺到的強(qiáng)度，被感覺到的可能性最好在5%左右。選定刺激范圍以后，再在這個(gè)范圍內(nèi)選出4—9個(gè)間距相等的刺激。正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，每種刺激強(qiáng)度呈現(xiàn)的次數(shù)不能少于20個(gè)，且呈現(xiàn)的次數(shù)要相等，呈現(xiàn)的順序要隨機(jī)排列。用恒定刺激法測(cè)絕對(duì)閾限時(shí)，絕對(duì)閾限的值可以根據(jù)操作定義由直線內(nèi)插法或其他方法求得（見表4、圖1）。恒定刺激法測(cè)差別閾限時(shí)，也可以用相同的方法求得差別閾限，表5和圖2是測(cè)重量差別閾限的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)刺激為200克。

心理量表法是度量閾上感覺的方法。我們知道作用于人的物理刺激是用物理量表來測(cè)量的，例如刺激的長(zhǎng)度可以用米或尺來度量，刺激的重量可以用公斤或克來度量。有了物理量表，我們可以根據(jù)需要改變刺激的強(qiáng)度。可是有一個(gè)工程師在照明設(shè)計(jì)時(shí)，需要使一間屋子的亮度看起來是另一間屋子的兩倍，他把這間屋子里原來15瓦的燈泡換成30瓦，卻發(fā)現(xiàn)屋內(nèi)的亮度并沒有增加一倍。這說明物理刺激與心理感覺并不是對(duì)應(yīng)的，只用物理量表不能解決這類的問題，還得建立能夠度量閾上感覺的心理量表。

從量表有無相等單位和有無絕對(duì)零點(diǎn)來說，心理量表可以分為順序量表，等距量表和比例量表三類。順序量表既沒有相等單位又沒有絕對(duì)零點(diǎn)，它只是把事物按照某種標(biāo)志排出一個(gè)順序。等距量表有相等單位，但沒有絕對(duì)零點(diǎn)。比例量表既有相等單位又有絕對(duì)零點(diǎn)，可以用各種數(shù)學(xué)手段處理數(shù)據(jù)，是一種比較理想的量表。量表的性質(zhì)不同，制作的方法也不同。

順序量表可以用等級(jí)排列法和對(duì)偶比較法來制作。等級(jí)排列法是一種制作順序量表的直接方法。實(shí)驗(yàn)時(shí)把許多刺激同時(shí)呈現(xiàn)給被試，讓被試按一定標(biāo)準(zhǔn)把它們排成一個(gè)順序，然后把許多被試對(duì)同一刺激評(píng)定的等級(jí)加以平均，把各刺激按平均等級(jí)的大小排列，得到的就是順序量表。

對(duì)偶比較法是把所有要比較的刺激配對(duì)呈現(xiàn)，讓被試對(duì)刺激的某一特性進(jìn)行比較，最后根據(jù)每個(gè)刺激的得分多少，排出順序量表。

等距量表可以用感覺等距法和差別閾限法來制作。感覺等距法是制作等距量表的直接方法，它是通過把一個(gè)感覺分成主觀上相等的距離來制作的。例如有一種叫作二分法的方法就是呈現(xiàn)兩個(gè)刺激R1和R5，R5 》R1，要求被試找出一個(gè)R3，使R3的強(qiáng)度剛好在R1 和R5 之間，即R5—R3= R3—R1。然后再要求被試找出一個(gè)R2，使R2 的強(qiáng)度剛好在R1 和R3之間；找出R4 ，使R4的強(qiáng)度剛好在R3和R5 之間。這樣，利用三次二分法把R1 和R5 之間的強(qiáng)度分成了四等分，就得到了一個(gè)刺激R的感覺等距量表。

差別閾限法是一種制作等距量表的間接方法。根據(jù)韋伯定律，差別閾限是標(biāo)準(zhǔn)刺激的物理強(qiáng)度隨著標(biāo)準(zhǔn)刺激的增加按韋伯比例作相應(yīng)的增加，使主觀增量始終保持在最小可覺差的水平上，這就是用差別閾限法制作等距量表的基本原理。

比例量表可以用分段法和數(shù)量估計(jì)法來制作。分段法是制作比例量表的直接方法，它是通過把一個(gè)感覺量加倍或減半或取任何其他比例來建立心理量表的。例如，我們可以以一個(gè)固定的閾上刺激作為標(biāo)準(zhǔn)，讓被試調(diào)整比較刺激，使它所引起的感覺為標(biāo)準(zhǔn)刺激的2倍（也可以是3倍、1/2倍、1/3倍等等，每個(gè)實(shí)驗(yàn)只能選一個(gè)比例進(jìn)行比較）。用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激比較以后，再換另外幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激進(jìn)行比較，這樣就能找出哪些刺激引起的感覺是哪些標(biāo)準(zhǔn)刺激的2倍。以這些數(shù)據(jù)為根據(jù)，就可以建立起一個(gè)感覺的比例量表。

數(shù)量估計(jì)法也是制作比例量表的直接方法。它的步驟是，主試先呈現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激，規(guī)定它的主觀值為某個(gè)數(shù)字，然后讓被試以這個(gè)主觀值為標(biāo)準(zhǔn)，把其他同類但強(qiáng)度不同的刺激放在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激與主觀值的關(guān)系中進(jìn)行比較，并用一個(gè)數(shù)字表示出來。例如，在一個(gè)味覺的實(shí)驗(yàn)中，主試在一塊玻璃板上滴一小滴香水，告訴被試這種香味的濃度是10，然后主試在玻璃板上滴兩小滴香水，要求被試回答這種香味的濃度是多少。用數(shù)量估計(jì)法得到的比例量表和分段法所得到的結(jié)果是類似的。

用經(jīng)典的心理物理法測(cè)感覺閾限時(shí)，常有一些非感覺的因素如動(dòng)機(jī)、期望、態(tài)度等對(duì)閾限的估計(jì)產(chǎn)生影響，這些因素稱為反應(yīng)的傾向性。例如在用恒定刺激法測(cè)閾限時(shí)，即便沒有刺激呈現(xiàn)，被試有時(shí)也會(huì)作出“有”的反應(yīng)。為了消除這些影響，心理物理學(xué)家想出了許多措施，如在實(shí)驗(yàn)前對(duì)被試加以訓(xùn)練，使他在實(shí)驗(yàn)中采取的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)前后一致；用統(tǒng)計(jì)方法校正實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以除去判斷比便中猜測(cè)的成分等等。但這些措施主要是使影響閾限估計(jì)的因素保持恒定，并不能測(cè)量反應(yīng)的傾向性，也不能把所測(cè)得的閾限和反應(yīng)傾向性分階段開。信號(hào)檢測(cè)論對(duì)心理學(xué)的貢獻(xiàn)就在于使實(shí)驗(yàn)者可以用一些方法測(cè)量反應(yīng)的傾向性，并使所測(cè)得的被試的辨別力不受反應(yīng)傾向性的影響。

信號(hào)檢測(cè)論對(duì)被試的反應(yīng)作了區(qū)分，把被試正確覺察到刺激的呈現(xiàn)叫作“擊中”，把沒有刺激呈現(xiàn)而被誤以為有刺激呈現(xiàn)的情況叫作“虛報(bào)”。動(dòng)機(jī)、期望、態(tài)度等反應(yīng)傾向性的改變有時(shí)會(huì)提高擊中率，但這種結(jié)果往往伴隨著虛報(bào)率的上升。經(jīng)典心理物理法總是試圖把虛報(bào)率控制在較低的水平，以便在計(jì)算閾限時(shí)可以忽略不計(jì)。但信號(hào)檢測(cè)論在計(jì)算辨別力d′時(shí)，兼顧了擊中率和虛報(bào)率這兩個(gè)指標(biāo)，使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更客觀更可靠。

辨別力d′的計(jì)算程序取決于實(shí)驗(yàn)所用的方法。信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)包括三種基本方法：有無法、評(píng)價(jià)法和迫選法。有無法的基本程序是，主試呈現(xiàn)刺激（這些刺激中有些有信號(hào)-信號(hào)+噪音，有引起沒有信號(hào)-噪音），讓被試判斷剛才呈現(xiàn)的刺激中有無信號(hào)，然后根據(jù)被試判斷的結(jié)果來估計(jì)擊中率和虛報(bào)率。評(píng)價(jià)法呈現(xiàn)刺激的方式和有無法一樣，但要求被試反應(yīng)的方式和有無法不同。在用有無法做的實(shí)驗(yàn)中，只要求被試以“有信號(hào)”或“無信號(hào)”來反應(yīng)，在評(píng)價(jià)法中，還要求被試對(duì)信號(hào)出現(xiàn)的可能性作出評(píng)價(jià)。迫選法和有無法、評(píng)價(jià)法不同的地方在于，讓被試判斷以前，至少要連續(xù)呈現(xiàn)兩次刺激。在兩次或多次呈現(xiàn)的刺激中，只有一次有信號(hào)出現(xiàn)，但信號(hào)在哪一次出現(xiàn)則是隨機(jī)的。被試的任務(wù)就是判斷哪一次呈現(xiàn)的刺激中最可能有信號(hào)。

動(dòng)機(jī)、期望、態(tài)度等瓜傾向性能夠直接影響被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)，主試可以通過改變信號(hào)與噪音的比例、獎(jiǎng)懲的辦法來操縱被試的判斷標(biāo)準(zhǔn)。被試不同的判斷標(biāo)準(zhǔn)可以在“接受者操作特點(diǎn)（ROC）曲線”上看到（見圖3）（第161頁(yè)圖），曲線上的各個(gè)點(diǎn)代表在特定刺激條件下被試所采用的各種反應(yīng)方式（判斷標(biāo)準(zhǔn)），當(dāng)判斷標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化時(shí)，擊中率和虛報(bào)率也隨著發(fā)生變化，但是這些點(diǎn)連起來的ROC曲線的光滑度并沒有發(fā)生變化，這說明被試的辨別力不從心d′是穩(wěn)定的，不受判斷標(biāo)準(zhǔn)的影響。信號(hào)檢測(cè)論就是通過這種方式把感覺和非感覺因素區(qū)分了開來。

心理物理法原本是用來回答前面提到的四個(gè)理論問題的，但現(xiàn)在這種方法作為一種研究手段已不限于心理物理學(xué)領(lǐng)域，它在許多別的領(lǐng)域也找到了越來越多的用武之地。在心理學(xué)的其他領(lǐng)域，比如學(xué)習(xí)心理學(xué)中，學(xué)習(xí)心理學(xué)家開始把信號(hào)檢測(cè)法用于被試的記憶測(cè)量；工程心理學(xué)根據(jù)人類正常的視、聽閾限來設(shè)置儀器、設(shè)備的某些參量。此外，心理學(xué)以外的領(lǐng)域也開始用心理物理法為本行業(yè)服務(wù)，如商業(yè)界用量表法測(cè)量顧客對(duì)某種商品或廣告的喜愛程度；醫(yī)學(xué)上根據(jù)各個(gè)感覺到閾限的常模進(jìn)行臨床診斷。總之，心理物理法這種古老的研究方法近幾十年來在理論上和應(yīng)用上都有了很大的發(fā)展，尤其在社會(huì)應(yīng)用方面還將會(huì)有更寬廣的發(fā)展前景。