VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Основной психофизический закон связан с именем Густава Теодора Фехнера (1801-1887 гг.) – немецкого физика, психолога и философа, основателя психофизики. В своей работе «Элементы психофизики» (1860 г.) он выдвигает идею о том, что науке необходима новая область знания, изучающая закономерности соотношения физических и психических явлений. Данная идея впоследствии имела большое влияние на развитие эксперимента в психологии. Исследования же, проводимые в области ощущений, позволили Фехнеру обосновать его известный психофизический закон Вебера – Фехнера. Так же объясним понятие: Психофизика-психологическая дисциплина, изучающая количественные отношения между физическими характеристиками стимула и интенсивностью ощущения, возникающего как ответ на этот стимул. Основы же закона связывают с экспериментами Эрнста Генриха Вебера (1795-1878) – немецкого анатома, физиолога, основоположника научной психологии наряду с такими учеными, как В. Вундт, Г. Эббингауз и др. Веберу принадлежит идея измерения в психологической науке.

Закон Вебера-Фехнера гласит, что интенсивность ощущения человека пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Что и говорить, с первого раза эта формулировка, звучит пугающе, но на самом деле, всё довольно просто. Мы знаем, что Веберу принадлежит разработка эстезиометра (точнее циркуль Вебера). При помощи данного прибора можно оценивать расстояние для различия одновременных прикосновений к поверхности кожи. Исследователем было выявлено, что величина этого расстояния не является неизменной, но её значение для всех участков кожи различно. Эти ,Вебер определил круги ощущения. Идея, что кожа человека имеет разную чувствительность, оказала влияние на закон Вебера - Фехнера.

Прежде всего, этот закон представляет собой важное открытие в области психофизики, который позволила охарактеризовать то, что, казалось, не способно поддаваться какой-либо другой характеристике, то есть ощущению человека. Мы знаем, что у человека всего одиннадцать основных видов ощущений (рассмотрим их ниже)

Еще в 19 веке ученый Э. Вебер сумел показать через эксперименты, что каждый новый раздражитель должен, иметь разницу с предыдущим варинтом на величину, которая пропорциональна исходному ,это для того, чтобы человек имел возможность воспринимать его как отличающийся от предыдущего.

Любое ощущение, обладает определенной степенью интенсивности, или силы. И нам представляется выяснить, каково взаимоотношение между интенсивностью ощущения и раздражения. Скорей всего, интенсивность ощущения либо совсем не связана с интенсивностью раздражения, или, наоборот, представляет собой прямое отражение последнего, или же, между ними имеется специфическая взаимосвязь, которая подчиняется определенной закономерности. Отталкиваясь из закона Вебера, Фехнер понял, что едва заметные разницы в ощущениях, можно рассмотреть как равные, так как все они — величины бесконечно малые, и принять их как единицу меры, при помощи которой можно численно выразить интенсивность ощущений как сумму (или интеграл) едва заметных (бесконечно малых) увеличений, считая от порога абсолютной чувствительности. В итоге он получил два ряда переменных величин — раздражителей и ощущений. Ощущения повышаются в арифметической прогрессии, когда раздражители растут в геометрической прогрессии. Так же мы можем это отношение выразить в логарифмической формуле :

,

где К и С суть некоторые константы.

Эта формула, определяет зависимость интенсивности ощущений (в единицах едва заметных перемен) от интенсивности соответственности раздражителей, и представляет собой данный закон. Порогу чувствительности соответствует точка в сенсорном пространстве. В этой точке отражается значение стимула, при котором данная система переходит из одного в другое состояние. В этом случае абсолютного порога она переходит от отсутствия ощущения к появлению едва заметного ощущения. В случае разностного порога - от отсутствия ощущения разницы к появлению ощущения различия. Таким образом, пороговые измерения - измерения точечные. Их результаты могут очертить границы (диапазон изменений величины стимулов), в них действует сенсорная система, но они ничего не говорят о ее структуре. Следующим шагом в решении психофизической проблемы было построение функциональных зависимостей между психофизическими коррелятами, другими словами, построение психофизических шкал. Раздел психофизики, который занимается задачами построения психофизических шкал, получил названиепсихофизика-2.Решение этих задач нашло отражение в формулировке психофизических законов.

Имеются три самых известных психофизических закона, которые представляют собой теоретические модели структуры сенсорного пространства. В основе этих моделей лежит эмпирический закон Бугера - Вебера. На границе XVIII - XIX вв. французский физик Бугер открыл интересный эффект для зрительной модальности, а немецкий физиолог Вебер проверил это данное для разных модальностей. Данный эффект заключается в том, что отношение величины едва заметного увеличения стимула к исходному его значению естественно будет постоянным, в широком диапазоне значений величины стимула, т.е.

Закон Фехнера. Решая свою задачу о взаимоотношении субъективного и объективного, Фехнер рассуждал примерно таким образом:. Предположим, что наше сенсорное пространство состоит из очень маленьких дискретных элементов е - едва заметных различений. Эти элементы равны между собой, т.е. постоянны:

,

где k - константа.

С учетом коэффициента пропорциональности две константы можно приравнять друг другу. Теперь, постоянное отношение закона Бугера - Вебера можно приравнять константе, связанной с этим различением:

,

где К - коэффициент пропорциональности.

Затем Фехнер сделал шаг, за который его до сих пор ругают математики (Фехнер сам был прекрасным математиком, следовательно, сознательно пошел на это "преступление"). От этого уравнения, связывающего малые величины е и R, он перешел к дифференциальному уравнению

где dE - дифференциал, которому соответствует маленький по величине е.

Решение будет выглядеть так:

где C1и C2- константы интегрирования.

Определим C2. Ощущение начинается скоторому соответсвует пороговому (R1). При R=R1 ощущение отсутствует и появляется только при малейшем превышении R над R1, т.е. в этом случае Е=0. Рассмотрим полученное решение :

,

отсюда , следовательно,

.

Данное соотношение называется законом Вебера-Фехнера или Фехнера. Отметим, что данный закон хорошо использует понятие порога. R1 - это абсолютный порог. E- элементарные ощущения, аналог порога различения.

Закон Стивенса. Американский психофизик Стивенс предложил свое решение задачи. Данным пунктом для него был также закон Бугера - Вебера. Стивенс предположил, что в сенсорном пространстве действует отношение, аналогичное закону Бугера - Вебера в пространстве стимулов т.е. оглашение едва заметного приращения ощущения к его исходной величине является постоянная величина. С точностью до коэффициента пропорциональности мы можем приравнять две постоянные величины:

Так как Стивенс не постулировал дискретность сенсорного пространства, он вполне корректно мог перейти к дифференциальному уравнению

решение этого уравнения получило название закона Стивенса. Показатель степени n для каждой модальности имеет свое значение, но, как правило, меньше единицы.

Так что же выяснилось о взаимосвязи между ощущением и раздражением с точки зрения их интенсивности?

Во-первых, подтвердились все данные наблюдения, они свидетельствовали о том, что человек ощущает не любое изменение раздражения, а чувствует только раздражение относительно только большой интенсивности. Во-вторых, в результате исследований был найден закон, в котором лежат основные соотношения между интенсивностью раздражения и ощущения.

Чтобы понять данный закон, важным является понятие порога, оно установилось в процессе психофизических исследований. В процессе исследования было выявлено, что данная интенсивность раздражения всегда должна достигать определенного уровня, для того чтобы мы хоть как-то почувствовали его воздействие. Уровень раздражения, дающий такое едва заметное ощущение, называется нижним порогом ощущения. И еще существует уровень интенсивности раздражения, после него интенсивность ощущения не усиливается. Этот уровень называется верхним порогом ощущения. А вот воздействие раздражения мы чувствуем только в интервале между данными порогами, вот поэтому их нужно называть внешними порогами ощущения. Примечательно, что полного параллелизма между интенсивностями ощущения и раздражения не существует и в межпороговом интервале интенсивностей. Например, когда мы берём в руки книгу, мы, естественно, чувствуем ее вес.

В этом случае интенсивность ее веса находится в промежутке, между нижним и верхними порогами. И теперь заложим в книгу лист бумаги; мы знаем, что физически вес книги увеличится, точнее уровень интенсивности раздражения повысится. Но взяв книгу в руки, мы это изменение не почувствуем.

Увеличение веса должно достигать определенного уровня, так мы могли бы как-то это заметить. Порогом различения, называется величина раздражения, едва заметного ощущения. Раздражение, по интенсивности превышающее величину, называется запороговым, а раздражение с меньшей интенсивностью — допороговым.

Уровень порога различения (высокий или низкий) зависит от чувствительности к различению: чем выше чувствительность к различению, тем ниже порог различения. Вебер обратил внимание (1834) на то, что порог различения бывает двояким — абсолютным и релятивным. Абсолютным порогом называют прирост интенсивности раздражения, нам он нужен для достижения порога различения. Например, если для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение 2000-граммового веса, нам к нему необходимо добавить 200 грамм, и затем величина будет предоставлять абсолютный порог ощущения. Показатель абсолютного порога не является постоянной величиной. Он зависит от веса основного раздражителя. Рассмотрим пример, если к основному раздражителю весом в 2000 грамм следует добавить 200 грамм, то в случае 4000-граммового раздражителя 200 грамм уже недостаточно — к нему нужно прибавить еще больше.

Если эту величину (в нашем примере — 200 грамм) выразить не в твердых физических единицах измерения, а числом, которое выражает отношение между выражающим отношением между добавочным раздражением и основным раздражением. То получим релятивный порог различения. В нашем примере вес основного раздражителя составлял 2000 грамм, а добавочного — 200 грамм; отношение между ними составляет 200/2000 = 0,1. Значит, релятивный порог равен 0,1. Когда Вебер вычислил релятивный порог различения для различных случаев, выяснилось, то что данный порог представляет собой константную величину .И в области модальности веса он равен 0,1. Это нужно для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение веса, и нам его нужно увеличить или уменьшить на одну десятую часть. В этом и заключается известный основной психофизический закон Вебера, который сыграл выжную роль. Эта формула проста и выражается вот так :

,

где dr — величина дополнительного раздражения,

r — величина основного раздражения.

После опубликования Вебером формулы своего закона было проведено множество экспериментальных исследований с целью установления величины релятивного порога различения во всех модальностях ощущения. Фехнер дал закону Вебера точное математическое выражение: для того, чтобы интенсивность ощущения росла в математической прогрессии, интенсивность раздражения должна расти в геометрической прогрессии. Более короткая математическая формула данного положения выглядит следующим образом:

,

где Е — интенсивность ощущения,

R — интенсивность раздражения.

Последующие интенсивные исследования подтвердили, что закон Вебера-Фехнера имеет приблизительное значение — он действителен лишь в определенных пределах. В этих пределах величина порога различения для разных модальностей оказалась следующей: Вес - 10% (в пределах 2000-6000 грамм). Давление—5% (на кончике указательного пальца, в пределах 50—2000 грамм). Свет-1-3%(в пределах 1000-2000 люкс).

Острота зрения-2%(при сравнении линий, плоскостей). Тон — 12% (в пределах средней высоты и средней силы). Шум - 33%. Ошибка Фехнера главным образом заключалась в том, что он счел возможным точное измерение интенсивности ощущения, приняв за единицу измерения так называемую едва заметную разницу между интенсивностями ощущения.

Таким образом, связь между интенсивностью ощущения и силой раздражителя, на которую направлен закон Вебера - Фехнера, выражается в следующем: величина интенсивности ощущений изменяется в арифметической прогрессии, в то время как величина интенсивности соответствующих раздражений изменяется в прогрессии геометрической.

Соответственно, закон Вебера - Фехнера характеризуется относительным значением, прежде всего, для раздражителей средней интенсивности. В свою очередь, в данных пределах закон имеет серьезное практическое значение.

Список использованных источников

1. Закон Вебера - Фехнера в психологии ощущений [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://fb.ru/article/187357/zakon-vebera---fehnera-v-psihologii-oschuscheniy

2. Общая психология [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.rusmedserver.ru/med/obschaya/113.html

Код для цитирования: Скопировать