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。以此轉(zhuǎn)折點的刺激強度作為閾限值的方法。

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

讓被試調(diào)整比較刺激，使之與標準刺激的強度相等。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定閾限會受到被試態(tài)度的影響。運用信號檢測論的方法，既可估計出被試對刺激的覺察能力也能估計出他進行判斷的嚴格程度。

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零點。根據(jù)順序量表只能知道某事物按照規(guī)定的標志在一定順序中所處的位置。用對偶比較法和等級排列法可制作順序量表。

只有相等單位而沒有絕對零點。根據(jù)等距離量表不僅可以知道兩事物之間在某種特點上有無差別，還可以知道它們相差多少?？捎貌顒e閾限法制作等距量表。

既有相等單位又有絕對零。它不僅可以表明就其一特點來說兩事物相差多少，而且還可以表明它們之間的比例關系?？捎脭?shù)量估計法制作比例量表。

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

經(jīng)典方法是測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年費希納在他的《心理物理學綱要》上最早提出來的，費希納用它們來測定絕對閾限和差別閾限。從操作的角度來說，絕對閾限（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。它的特點是刺激按大小順序呈現(xiàn)，各相鄰刺激的強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，讓被試報告是否覺察到有刺激出現(xiàn)，感覺到刺激就報告“有”，感覺不到就報告“沒有”。用漸增法呈現(xiàn)刺激系列時，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度，直到被試的報告從“沒有”的刺激強度和第一次報告“有”的刺激強度的算術(shù)平均數(shù)就是這個系列測得的絕對閾限。用漸減法呈現(xiàn)刺激系列時，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度，直到被試的報告從“有”變成“沒有”。漸減系列的絕對閾限等于被試最后一次報告“有”的刺激強度和第一次報告“沒有”的刺激強度的算術(shù)平均數(shù)。實驗過程中，漸增系列和漸減系列交替呈現(xiàn)，經(jīng)過大約100個系列的探查，最終測得的絕對閾限等于所有漸增、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音高絕對閾限的實驗結(jié)果（第157頁表1）。用極限法測差別閾限時，每次實驗主試先呈現(xiàn)一個標準刺激，然后呈現(xiàn)

一個比較刺激，讓被試分辨比較刺激與標準刺激相比是大些、小些還是相等。比較刺激比標準刺激大記為“+”，比標準刺激小記為“—”，相等記為“=”。在職 各個系列的實驗中，被試的反應從“—”變成“=”，兩者相應刺激強度的算術(shù)平均數(shù)稱為下閾限（L1）；“+”與“=”反應的相應刺激強度的算術(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，不肯定間距的中點叫作主觀相等點（PSE），最終測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是用極限法測時間差別閾限的結(jié)果，標準刺激是0.40秒。（第158頁表2、3）

2、調(diào)整法。也叫平均差誤法、復制法或均等法。這個方法的典型實驗程序是讓被試調(diào)整一個連續(xù)變化的比較刺激，使它與標準刺激相等。每次實驗主試都讓被試從一個明顯大于或小于標準刺激的點開始，直到比較刺激看起來與標準刺激相等為止。比較刺激的起點是隨機的，且大于和小于標準刺激的次數(shù)相等，交替呈現(xiàn)。調(diào)整法主要用于差別閾限的測量，但有時也可用來測絕對閾限。用調(diào)整法測差別閾限時，被試判斷為與標準刺激相等的比較刺激的值的均數(shù)就是PSE，PSE與標準刺激的差叫作常誤（CE），差別閾限可以是每次判斷結(jié)果與標準刺激之差的絕對值的平均數(shù)，也可以是每次判斷結(jié)果與主觀相等點之差的絕對值的平均數(shù)。表功就是用調(diào)整法測長度差別閾限的結(jié)果，標準刺激（St）是150毫米。用調(diào)整法測絕對閾限時，可以讓被試自己調(diào)節(jié)刺激強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，絕對閾限就是所有這些轉(zhuǎn)折點的平均數(shù)。

3、恒定刺激法。也叫正誤法、恒定法、次數(shù)法，它的特點是只采用少數(shù)幾個刺激（一般是4—9個），且這幾個刺激在整個測定閾限的過程中是固定不變的，主試把這幾個刺激以隨機的方式反復向被試呈現(xiàn)。用恒定刺激法測感覺閾限之前，先要進行預備實驗，以選定刺激并確定各刺激呈現(xiàn)的順序。所選刺激的最大強度應為每次呈現(xiàn)幾乎都能被感覺到的強度，被感覺到的可能性最好在95%左右；所選刺激的最小強度應為每次呈現(xiàn)幾乎都不能被感覺到的強度，被感覺到的可能性最好在5%左右。選定刺激范圍以后，再在這個范圍內(nèi)選出4—9個間距相等的刺激。正式實驗時，每種刺激強度呈現(xiàn)的次數(shù)不能少于20個，且呈現(xiàn)的次數(shù)要相等，呈現(xiàn)的順序要隨機排列。用恒定刺激法測絕對閾限時，絕對閾限的值可以根據(jù)操作定義由直線內(nèi)插法或其他方法求得（見表4、圖1）。恒定刺激法測差別閾限時，也可以用相同的方法求得差別閾限，表5和圖2是測重量差別閾限的結(jié)果，標準刺激為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量的，例如刺激的長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)需要改變刺激的強度。可是有一個工程師在照明設計時，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應的，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零點來說，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零點，它只是把事物按照某種標志排出一個順序。等距量表有相等單位，但沒有絕對零點。比例量表既有相等單位又有絕對零點，可以用各種數(shù)學手段處理數(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排列法和對偶比較法來制作。等級排列法是一種制作順序量表的直接方法。實驗時把許多刺激同時呈現(xiàn)給被試，讓被試按一定標準把它們排成一個順序，然后把許多被試對同一刺激評定的等級加以平均，把各刺激按平均等級的大小排列，得到的就是順序量表。

對偶比較法是把所有要比較的刺激配對呈現(xiàn)，讓被試對刺激的某一特性進行比較，最后根據(jù)每個刺激的得分多少，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)兩個刺激R1和R5，R5 》R1，要求被試找出一個R3，使R3的強度剛好在R1 和R5 之間，即R5—R3= R3—R1。然后再要求被試找出一個R2，使R2 的強度剛好在R1 和R3之間；找出R4 ，使R4的強度剛好在R3和R5 之間。這樣，利用三次二分法把R1 和R5 之間的強度分成了四等分，就得到了一個刺激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，差別閾限是標準刺激的物理強度隨著標準刺激的增加按韋伯比例作相應的增加，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，我們可以以一個固定的閾上刺激作為標準，讓被試調(diào)整比較刺激，使它所引起的感覺為標準刺激的2倍（也可以是3倍、1/2倍、1/3倍等等，每個實驗只能選一個比例進行比較）。用一個標準刺激比較以后，再換另外幾個標準刺激進行比較，這樣就能找出哪些刺激引起的感覺是哪些標準刺激的2倍。以這些數(shù)據(jù)為根據(jù)，就可以建立起一個感覺的比例量表。

數(shù)量估計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)一個標準刺激，規(guī)定它的主觀值為某個數(shù)字，然后讓被試以這個主觀值為標準，把其他同類但強度不同的刺激放在這個標準刺激與主觀值的關系中進行比較，并用一個數(shù)字表示出來。例如，在一個味覺的實驗中，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)典的心理物理法測感覺閾限時，常有一些非感覺的因素如動機、期望、態(tài)度等對閾限的估計產(chǎn)生影響，這些因素稱為反應的傾向性。例如在用恒定刺激法測閾限時，即便沒有刺激呈現(xiàn)，被試有時也會作出“有”的反應。為了消除這些影響，心理物理學家想出了許多措施，如在實驗前對被試加以訓練，使他在實驗中采取的反應標準前后一致；用統(tǒng)計方法校正實驗結(jié)果，以除去判斷比便中猜測的成分等等。但這些措施主要是使影響閾限估計的因素保持恒定，并不能測量反應的傾向性，也不能把所測得的閾限和反應傾向性分階段開。信號檢測論對心理學的貢獻就在于使實驗者可以用一些方法測量反應的傾向性，并使所測得的被試的辨別力不受反應傾向性的影響。

信號檢測論對被試的反應作了區(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”。動機、期望、態(tài)度等反應傾向性的改變有時會提高擊中率，但這種結(jié)果往往伴隨著虛報率的上升。經(jīng)典心理物理法總是試圖把虛報率控制在較低的水平，以便在計算閾限時可以忽略不計。但信號檢測論在計算辨別力d′時，兼顧了擊中率和虛報率這兩個指標，使實驗的結(jié)果更客觀更可靠。

辨別力d′的計算程序取決于實驗所用的方法。信號檢測實驗包括三種基本方法：有無法、評價法和迫選法。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-信號+噪音，有引起沒有信號-噪音），讓被試判斷剛才呈現(xiàn)的刺激中有無信號，然后根據(jù)被試判斷的結(jié)果來估計擊中率和虛報率。評價法呈現(xiàn)刺激的方式和有無法一樣，但要求被試反應的方式和有無法不同。在用有無法做的實驗中，只要求被試以“有信號”或“無信號”來反應，在評價法中，還要求被試對信號出現(xiàn)的可能性作出評價。迫選法和有無法、評價法不同的地方在于，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，只有一次有信號出現(xiàn)，但信號在哪一次出現(xiàn)則是隨機的。被試的任務就是判斷哪一次呈現(xiàn)的刺激中最可能有信號。

動機、期望、態(tài)度等瓜傾向性能夠直接影響被試的判斷標準，主試可以通過改變信號與噪音的比例、獎懲的辦法來操縱被試的判斷標準。被試不同的判斷標準可以在“接受者操作特點（ROC）曲線”上看到（見圖3）（第161頁圖），曲線上的各個點代表在特定刺激條件下被試所采用的各種反應方式（判斷標準），當判斷標準發(fā)生變化時，擊中率和虛報率也隨著發(fā)生變化，但是這些點連起來的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，不受判斷標準的影響。信號檢測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領域，它在許多別的領域也找到了越來越多的用武之地。在心理學的其他領域，比如學習心理學中，學習心理學家開始把信號檢測法用于被試的記憶測量；工程心理學根據(jù)人類正常的視、聽閾限來設置儀器、設備的某些參量。此外，心理學以外的領域也開始用心理物理法為本行業(yè)服務，如商業(yè)界用量表法測量顧客對某種商品或廣告的喜愛程度；醫(yī)學上根據(jù)各個感覺到閾限的常模進行臨床診斷。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用上都有了很大的發(fā)展，尤其在社會應用方面還將會有更寬廣的發(fā)展前景。