韋伯-費希納定律
韋伯定律描述了事物數量或強度與其可感知變化量之間的關係。旨在確定這種關係的測試是差別閾限測試,因為受試者需要區分僅略微增加差異的兩個事物。因此,差別閾限是超過初始強度所需的最小的可感知增量。您可以想象,對於所有可能的刺激強度,這個增量並非相同——通常情況下,你是對的。最小的可覺察差異通常取決於初始強度的大小。例如,如果我們試圖區分兩盞燈哪個持續時間更長,我們或許能夠區分短暫閃光和稍長一些的閃光。但是,如果將同樣的微小差異新增到非常長的持續時間中,則情況就不同了。同樣,對於特定目標聲和掩蔽聲的組合,我們識別掩蔽聲中音調的能力取決於掩蔽聲的強度。如果掩蔽聲不是很強,我們不需要特別增加音調的強度就能識別它。如果掩蔽聲更強,則相同的微小強度增加將不再使音調可聽。除非我們使它顯著增強,否則我們將無法識別它。
什麼是韋伯-費希納定律?
在心理物理學領域,已經提出了幾種模型來評估任何刺激(觸覺、聲音、光線和氣味)與人們感知到的反應之間的關係。其中一個模型被稱為韋伯-費希納定律。然而,韋伯-費希納定律並非一條定律,而是兩條不同的定律:韋伯定律和費希納定律。此外,並非所有人類感官都像費希納定律所指示的那樣對刺激做出反應。韋伯定律和諸如費希納定律之類的特例都是基於“剛剛可覺察的差別閾限”的概念。
背景
史蒂文斯冪律被認為提供了更準確和更廣泛的描述。然而,韋伯-費希納定律和史蒂文斯冪律都涉及到衡量刺激強度的隱含假設。對於韋伯-費希納定律,具體的假設是可辨別的差異是加性的;例如,它們可以像實際量單位的加法一樣相加。重要的是,L. L. 瑟斯通確保了關於可辨別分佈的這個假設存在於相似判斷定律中。費希納認為,韋伯發現了基本的腦/體相互作用規律,這是勒內·笛卡爾曾經描述給松果體的數學簡化。
韋伯定律
恩斯特·海因裡希·韋伯是心理物理學領域的早期研究者,正是韋伯發展了差別閾限或只是可覺察差異的概念。韋伯發表了實驗結果,在這些實驗中,他首先要求受試者舉起一個標準重量,然後舉起一個比較重量,並判斷比較重量是否大於、等於或小於標準重量。透過讓受試者比較無數不同的標準重量和比較重量,韋伯能夠確定兩個重量之間能夠可靠地區分的最小的差異(即差別閾限)。他觀察到,差別閾限或可覺察差異取決於標準(參考)刺激的重量。例如,如果觀察者能夠區分100克的標準重量和103克的比較重量,則此模型中的JND為3克。然而,韋伯發現,如果標準重量增加到1000克,JND則不再是3克,而是增加到30克(即,比較重量必須大於1030克才能看到剛剛可覺察的差異)。韋伯進一步研究並注意到,大多數人類感官(例如,視覺、聽覺、味覺和觸覺)的JND大小是標準刺激大小的恆定比例。用數學表示,這被稱為韋伯定律——
JND = kS,其中k是稱為韋伯分數的常數,S是標準刺激的值。這個公式通常表示為k = JND/S。
費希納定律
古斯塔夫·費希納確定了特定刺激的強度與其感知到的(估計的)大小之間的關係。為了推匯出這種關係,費希納做出了兩個重要的假設——
JND是刺激的恆定比例(即,韋伯定律成立),並且
JND是感知幅度的基本單位,因此一個JND在感知上等於另一個JND。透過接受這些假設,費希納假設可以透過從檢測閾值(JND)開始,然後新增JND來確定刺激的大小。
費希納根據此推匯出感知大小(P)和刺激強度(I)之間的以下數學關係:其中k是常數分數(韋伯定律)。使用費希納定律,可以確定將光的強度加倍是否使其看起來亮兩倍。例如,高於檢測閾值10個JND單位的光應該看起來比強度高於檢測閾值5個JND單位的光亮兩倍。如果我們將k = 1且I = 10,則P = 1.0,因為10的對數 = 1.0。然而,如果光的強度加倍到20,則P = 1.3(而不是2.0)。因此,將光的強度加倍不會使感知到的亮度大小加倍。費希納提出的兩個假設中的第二個假設後來受到心理物理學工作者的質疑,費希納定律(一個特例)在很大程度上已被史蒂文斯冪律所取代。P = klogI。
結論
韋伯-費希納定律試圖描述刺激的物理大小與其感知到的強度之間的關係。恩斯特·海因裡希·韋伯(1795-1878)也許是最早以定量方式研究人類對物理刺激反應的人。古斯塔夫·特奧多爾·費希納(1801-1887)後來對韋伯的發現提出了一個複雜的理論解釋,他稱之為韋伯定律。然而,他的崇拜者將該定律的名稱改為帶連字元的名稱。