韦伯-费希纳定律


韦伯定律描述了事物数量或强度与其可感知变化量之间的关系。旨在确定这种关系的测试是差别阈限测试,因为受试者需要区分仅略微增加差异的两个事物。因此,差别阈限是超过初始强度所需的最小的可感知增量。您可以想象,对于所有可能的刺激强度,这个增量并非相同——通常情况下,你是对的。最小的可觉察差异通常取决于初始强度的大小。例如,如果我们试图区分两盏灯哪个持续时间更长,我们或许能够区分短暂闪光和稍长一些的闪光。但是,如果将同样的微小差异添加到非常长的持续时间中,则情况就不同了。同样,对于特定目标声和掩蔽声的组合,我们识别掩蔽声中音调的能力取决于掩蔽声的强度。如果掩蔽声不是很强,我们不需要特别增加音调的强度就能识别它。如果掩蔽声更强,则相同的微小强度增加将不再使音调可听。除非我们使它显著增强,否则我们将无法识别它。

什么是韦伯-费希纳定律?

在心理物理学领域,已经提出了几种模型来评估任何刺激(触觉、声音、光线和气味)与人们感知到的反应之间的关系。其中一个模型被称为韦伯-费希纳定律。然而,韦伯-费希纳定律并非一条定律,而是两条不同的定律:韦伯定律和费希纳定律。此外,并非所有人类感官都像费希纳定律所指示的那样对刺激做出反应。韦伯定律和诸如费希纳定律之类的特例都是基于“刚刚可觉察的差别阈限”的概念。

背景

史蒂文斯幂律被认为提供了更准确和更广泛的描述。然而,韦伯-费希纳定律和史蒂文斯幂律都涉及到衡量刺激强度的隐含假设。对于韦伯-费希纳定律,具体的假设是可辨别的差异是加性的;例如,它们可以像实际量单位的加法一样相加。重要的是,L. L. 瑟斯通确保了关于可辨别分布的这个假设存在于相似判断定律中。费希纳认为,韦伯发现了基本的脑/体相互作用规律,这是勒内·笛卡尔曾经描述给松果体的数学简化。

韦伯定律

恩斯特·海因里希·韦伯是心理物理学领域的早期研究者,正是韦伯发展了差别阈限或只是可觉察差异的概念。韦伯发表了实验结果,在这些实验中,他首先要求受试者举起一个标准重量,然后举起一个比较重量,并判断比较重量是否大于、等于或小于标准重量。通过让受试者比较无数不同的标准重量和比较重量,韦伯能够确定两个重量之间能够可靠地区分的最小的差异(即差别阈限)。他观察到,差别阈限或可觉察差异取决于标准(参考)刺激的重量。例如,如果观察者能够区分100克的标准重量和103克的比较重量,则此模型中的JND为3克。然而,韦伯发现,如果标准重量增加到1000克,JND则不再是3克,而是增加到30克(即,比较重量必须大于1030克才能看到刚刚可觉察的差异)。韦伯进一步研究并注意到,大多数人类感官(例如,视觉、听觉、味觉和触觉)的JND大小是标准刺激大小的恒定比例。用数学表示,这被称为韦伯定律——

JND = kS,其中k是称为韦伯分数的常数,S是标准刺激的值。这个公式通常表示为k = JND/S。

费希纳定律

古斯塔夫·费希纳确定了特定刺激的强度与其感知到的(估计的)大小之间的关系。为了推导出这种关系,费希纳做出了两个重要的假设——

  • JND是刺激的恒定比例(即,韦伯定律成立),并且

  • JND是感知幅度的基本单位,因此一个JND在感知上等于另一个JND。通过接受这些假设,费希纳假设可以通过从检测阈值(JND)开始,然后添加JND来确定刺激的大小。

费希纳根据此推导出感知大小(P)和刺激强度(I)之间的以下数学关系:其中k是常数分数(韦伯定律)。使用费希纳定律,可以确定将光的强度加倍是否使其看起来亮两倍。例如,高于检测阈值10个JND单位的光应该看起来比强度高于检测阈值5个JND单位的光亮两倍。如果我们将k = 1且I = 10,则P = 1.0,因为10的对数 = 1.0。然而,如果光的强度加倍到20,则P = 1.3(而不是2.0)。因此,将光的强度加倍不会使感知到的亮度大小加倍。费希纳提出的两个假设中的第二个假设后来受到心理物理学工作者的质疑,费希纳定律(一个特例)在很大程度上已被史蒂文斯幂律所取代。P = klogI。

结论

韦伯-费希纳定律试图描述刺激的物理大小与其感知到的强度之间的关系。恩斯特·海因里希·韦伯(1795-1878)也许是最早以定量方式研究人类对物理刺激反应的人。古斯塔夫·特奥多尔·费希纳(1801-1887)后来对韦伯的发现提出了一个复杂的理论解释,他称之为韦伯定律。然而,他的崇拜者将该定律的名称改为带连字符的名称。

更新于:2022年11月23日

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