Zákon Webera Fechnera je nasledovný. D.N

Weber-Fechnerov zákon

V druhej polovici 19. stor. jednotlivé otázky a problémy ležiace na pomedzí fyziológie a psychológie sa stávajú predmetom špeciálneho a systematického výskumu, ktorý sa následne izoluje a formalizuje do relatívne samostatných vedeckých smerov. Jednou z prvých takýchto oblastí bola psychofyzika, ktorú vytvoril nemecký fyziológ G. Fechner (1801-1887).

Psychofyziku poňal Fechner ako vedu o univerzálnom spojení medzi fyzickým a duchovným svetom. Výskumník prišiel s doktrínou identity duševného a fyzického a predložil princíp univerzálnej animácie prírody. Podľa Fechnera by sa mala vytvoriť špeciálna veda, ktorá by pomocou experimentu a matematiky dokázala filozofický koncept, ktorý predložil. Psychofyzika bola taká veda, ktorú definoval ako presnú náuku o funkčných vzťahoch medzi telom a dušou.

Podľa Fechnera by sa psychofyzika mala zaoberať experimentálnym a matematickým štúdiom rôznych duševných procesov v ich vzťahu na jednej strane k fyzikálnym faktorom, ktoré by mali byť predmetom vonkajšej psychofyziky, na druhej strane vo vzťahu k anatomickým a fyziologickým základom. , ktorý by mal predstavovať predmet vnútornej psychofyziky .

Osobitnú úlohu pri štúdiu tejto problematiky zohrala práca E. Webera o štúdiu prahov dotyku a citlivosti. Boli to Weberove experimenty, ktoré ukázali, že existuje určitý vzťah medzi fyzickým a duševným, najmä medzi podráždením a pocitom, a že objavené vzťahy medzi nimi sú prístupné experimentálnemu meraniu. Herbartove myšlienky, najmä jeho doktrína o prahoch vedomia a zdôvodnenie možnosti využitia matematiky v psychológii, zohrali významnú úlohu pri určovaní špecifík novej vedy.

Psychofyzika sa stala vedou o spojení medzi podnetmi a vnemami. Fechnerom ustanovené ustanovenia o merateľnosti psychofyzikálnych vzťahov a o možnosti aplikovať na ne matematický zákon priniesli do popredia problém vývoja špeciálnych metód psychofyzikálneho merania a metód matematickej analýzy a opisu psychofyzikálnych vzťahov. Všeobecný program budovania psychofyziky zahŕňal tri hlavné úlohy:

1) zistiť, akým zákonom podliehajú vzťahy medzi mentálnym a fyzickým svetom, na príklade spojenia medzi podráždením a pocitmi;

2) uveďte matematickú formuláciu tohto zákona;

3) vyvinúť metódy psychofyzikálneho merania.

Zákon, ktorý objavil E. G. Weber (1834) a rozvinul G. T. Fechner, je základným zákonom psychofyziky.

Fechner veril, že materiál a ideál sú dve strany jedného celku. Preto sa vydal zistiť, kde leží hranica medzi materiálom a ideálom. Fechner k tomuto problému pristupoval ako prírodovedec. Podľa jeho názoru môže byť proces vytvárania mentálneho obrazu znázornený nasledujúcim diagramom:

Podráždenie --> Vzrušenie --> Senzácia --> Úsudok (fyzika) (fyziológia) (psychológia) (logika)

Najdôležitejšie na Fechnerovej myšlienke bolo, že ako prvý zaradil elementárne vnemy do okruhu záujmov psychológie. Pred Fechnerom sa verilo, že štúdium vnemov, ak sa o to niekto zaujíma, by mali vykonávať fyziológovia, lekári, dokonca fyzici, ale nie psychológovia. To je pre psychológov príliš primitívne.

Želaná hranica podľa Fechnera prechádza tam, kde začína vnem, teda vzniká prvý duševný proces. Fechner nazval veľkosť podnetu, pri ktorom začína vnem, spodný absolútny prah. Na určenie tohto prahu vyvinul Fechner metódy, ktoré sa v našej dobe aktívne používajú. Fechner založil svoju výskumnú metodológiu na dvoch tvrdeniach, ktoré sa nazývajú prvá a druhá paradigma klasickej psychofyziky. 1. Zmyslový systém človeka je merací prístroj, ktorý primerane reaguje na fyzikálne podnety. 2. Psychofyzikálne charakteristiky u ľudí sú rozdelené podľa normálneho zákona, to znamená, že sa náhodne líšia od nejakej priemernej hodnoty, podobne ako antropometrické charakteristiky. Dnes už niet pochýb o tom, že obe tieto paradigmy sú už zastarané a do určitej miery odporujú moderným princípom psychického výskumu. Môžeme si všimnúť najmä rozpor s princípom činnosti a integrity psychiky, pretože dnes chápeme, že nie je možné izolovať a experimentálne študovať jeden, dokonca aj ten najprimitívnejší, duševný systém z celej štruktúry ľudskej psychiky. Na druhej strane, aktivácia v experimente všetkých mentálnych systémov od najnižších po najvyššie vedie k veľmi širokej škále reakcií subjektov, čo si vyžaduje individuálny prístup ku každému subjektu. Fechnerov výskum však mal inovatívny charakter. Veril, že človek nemôže priamo kvantitatívne vyhodnotiť svoje vnemy, a tak vyvinul „nepriame“ metódy, pomocou ktorých je možné kvantitatívne znázorniť vzťah medzi veľkosťou dráždidla (podnetu) a intenzitou vnemov ním spôsobených. Predpokladajme, že nás zaujíma minimálna hodnota zvukového signálu, pri ktorej môže subjekt tento signál počuť, to znamená, že musíme určiť spodný prah absolútnej hlasitosti. Meranie metódou minimálnej zmeny sa vykonáva nasledovne. Subjekt dostane inštrukcie, aby povedal „áno“, ak počuje signál, a „nie“, ak ho nepočuje. Po prvé, subjekt dostane podnet, ktorý jasne počuje. Potom s každou prezentáciou sa veľkosť stimulu znižuje. Tento postup sa vykonáva, kým sa nezmenia odpovede subjektu. Napríklad namiesto „áno“ môže povedať „nie“ alebo „zrejme nie“ atď.

Veľkosť stimulu, pri ktorom sa menia odpovede subjektu, zodpovedá prahu vymiznutia vnemu. V druhej fáze merania, v prvej prezentácii, dostane subjekt podnet, ktorý v žiadnom prípade nepočuje. Potom sa v každom kroku veľkosť stimulu zvyšuje, kým sa odpovede subjektu neposunú z „nie“ na „áno“ alebo „možno áno“. Táto hodnota stimulu zodpovedá prahu pre začiatok vnímania. Ale prah pre zmiznutie pocitu sa zriedka rovná prahu pre jeho objavenie sa. Podľa toho sa absolútny prah bude rovnať aritmetickému priemeru prahov pre objavenie sa a zmiznutie. Podobným spôsobom sa určuje horný absolútny prah – hodnota podnetu, pri ktorej prestáva byť adekvátne vnímaný. Horný absolútny prah sa niekedy nazýva prah bolesti, pretože pri zodpovedajúcich veľkostiach podnetu pociťujeme bolesť – bolesť v očiach, keď je svetlo príliš jasné, bolesť v ušiach, keď je zvuk príliš hlasný.

Absolútne prahy – horné a dolné – určujú hranice okolitého sveta prístupné nášmu vnímaniu. Analogicky s meracím zariadením absolútne prahové hodnoty určujú rozsah, v ktorom môže senzorický systém merať stimuly, ale mimo tohto rozsahu je výkon zariadenia charakterizovaný jeho presnosťou alebo citlivosťou. Absolútna prahová hodnota charakterizuje absolútnu citlivosť. Napríklad citlivosť dvoch ľudí bude vyššia u toho, kto zažíva vnemy pri vystavení slabému podnetu, keď ten druhý vnemy ešte nezažil (t. j. ten, kto má nižšiu absolútnu prahovú hodnotu). V dôsledku toho, čím slabší je stimul, ktorý vyvoláva pocit, tým vyššia je citlivosť. Absolútna citlivosť sa teda číselne rovná hodnote nepriamo úmernej absolútnemu prahu vnemov. Rôzne analyzátory majú rôznu citlivosť. O citlivosti oka sme už hovorili. Veľmi vysoká je aj citlivosť nášho čuchu. Prah jednej ľudskej čuchovej bunky pre zodpovedajúce pachové látky nepresahuje osem molekúl. Na vytvorenie pocitu chuti je potrebných najmenej 25 000-krát viac molekúl ako na vytvorenie pocitu vône. Absolútna citlivosť analyzátora závisí rovnako od dolnej aj hornej hranice citlivosti. Hodnota absolútnych prahov, dolných aj horných, sa mení v závislosti od rôznych podmienok: od povahy aktivity osoby a veku, od funkčného stavu receptora, od sily a trvania stimulu atď. Ďalšou charakteristikou citlivosti je citlivosť na rozdiel. Nazýva sa aj relatívna alebo rozdielová, pretože ide o citlivosť na zmeny v podnete. Ak si na ruku položíme záťaž s hmotnosťou 100 gramov a potom k tejto hmotnosti pridáme ďalší gram, potom tento nárast nepocíti ani jeden človek. Aby ste pocítili nárast hmotnosti, musíte pridať tri až päť gramov. Aby sme teda pocítili minimálny rozdiel v charakteristikách ovplyvňujúceho podnetu, je potrebné o určitú mieru zmeniť silu jeho vplyvu, pričom minimálny rozdiel medzi podnetmi, ktorý dáva sotva badateľný rozdiel v pocitoch, je nazývaný prah diskriminácie.

Pocity vznikajú v dôsledku premeny špecifickej energie podnetov na energiu nervových procesov tela. Fyziologický základ vnímania je nervový proces stimulovaný pôsobením konkrétneho podnetu na adekvátny analyzátor. Pocit je reflexnej povahy.

Weberov-Fechnerov zákon, základný psychofyzikálny zákon, určuje vzťah medzi intenzitou vnemu a silou stimulácie pôsobiacej na ktorýkoľvek zmyslový orgán. Na základe pozorovania nemeckého fyziológa E. Webera, ktorý zistil (1830-34), že nie absolútny, ale relatívny nárast sily podnetu (svetlo, zvuk, váha tlačí na kožu atď.) :

kde?I je prah rozdielu, I je pôvodný stimul.

Pomer rozdielového prahu k hodnote pôvodného podnetu je konštantná hodnota a nazýva sa relatívny rozdiel alebo diferenciálny prah. Prevrátená hodnota diferenciálneho prahu sa nazýva diferenciálna citlivosť. Štúdie ukázali, že veľkosť diferenciálnej citlivosti nie je rovnaká pre rôzne modality.

Luster s 8 žiarovkami sa nám teda zdá rovnako jasnejší ako luster so 4 žiarovkami, ako je luster so 4 žiarovkami jasnejší ako luster s 2 žiarovkami. To znamená, že počet žiaroviek sa musí niekoľkokrát zvýšiť, aby sa nám zdalo, že nárast jasu je konštantný. Naopak, ak je nárast jasu konštantný, bude sa nám zdať, že klesá. Ak napríklad k lustru s 12 žiarovkami pridáme jednu žiarovku, zvýšenie jasu takmer nezaznamenáme. Súčasne jedna žiarovka pridaná k lustru s dvoma žiarovkami poskytuje výrazný zjavný nárast jasu.

Je zvláštne, že Fechner neodvodil svoju rovnicu na základe všeobecných úvah, ako Bernoulli (hoci v zásade mohol). Analyzoval výsledky, ktoré získal ďalší nemecký fyziológ Ernst Weber. V polovici 19. storočia tento vedec študoval vlastnosti ľudského vnímania hmotnosti rôznych nákladov a objavil zaujímavý vzorec. Odhliadnuc od konkrétnych Weberových čísel je to nasledovné: ak subjekt držal v ruke bremeno s hmotnosťou 100 gramov, nezaznamenal nárast o 5 gramov, ale zaznamenal nárast o 10 gramov. Ak však subjekt držal v ruke záťaž s hmotnosťou 200 gramov, nezaznamenal nárast o 10 gramov, ale iba o 20 gramov. Inými slovami, minimálny citeľný nárast hmotnosti nákladu sa ukázal byť priamo úmerný jeho pôvodnej hmotnosti. Weber zistil, že tento vzor funguje v pomerne širokom rozsahu pri vnímaní hmotnosti, intenzity zvuku, jasu atď. Vážne odchýlky od nej boli pozorované len pri veľmi slabých a veľmi silných intenzitách stimulov. Matematická analýza Weberových výsledkov viedla Fechnera k výrazu, ktorý bol v pomere jedna k jednej podobný Bernoulliho rovnici.

Všimnime si, že Weber od svojich subjektov nežiadal, aby nejako subjektívne hodnotili hmotnosť bremien, len ich požiadal, aby zaznamenali moment, keď zaznamenali zmenu hmotnosti; To znamená, že identifikovaný vzorec nesúvisí s niektorými vysokoúrovňovými psychologickými charakteristikami vnímania a myslenia - ako sa dá predpokladať na základe Bernoulliho zákona - ale charakterizuje skôr nízkoúrovňové primárne procesy vnímania. Navyše, Weberov-Fechnerov zákon funguje aj tam, kde sa zdá, že naše vnímanie s ním nemá nič spoločné. Najmä, ak sa ako stimul použije hormonálna injekcia, potom sa intenzita fyziologickej reakcie tela na injekciu tiež riadi týmto zákonom. To znamená, že je možné, že Weber-Fechnerov zákon sa netýka zvláštností vnímania zmyslami, ale všeobecne opisuje reakciu človeka a jeho tela na akékoľvek vonkajšie vplyvy.

Ale Weberov-Fechnerov zákon neplatí len pre ľudí. Ešte v 20. rokoch minulého storočia sa podarilo získať dôkazy, že ho poslúcha aj hmyz. Najmä pohybová aktivita chrobákov Popillia Japonica sa zvyšuje so zvyšujúcou sa intenzitou svetelných podnetov v súlade s Weber-Fechnerovým zákonom.

Máme dostatok dôvodov na to, aby sme predložili pomerne odvážnu hypotézu: vzorec Weber-Fechnerovho zákona opisuje intenzitu reakcie akéhokoľvek zložitého kognitívneho systému na vonkajšie podnety – či už ide o ľudské telo alebo akýkoľvek iný organický alebo sociálny systém.

Stevens Law

Stevensov zákon je variantom základného psychofyzikálneho zákona, ktorý vytvára mocenský zákon a nie logaritmický (pozri Fechnerov zákon) vzťah medzi subjektívnou sériou (séria vnemov, dojmov) a sériou podnetov:

kde Y je subjektívna veľkosť vnemu, S je veľkosť stimulu (dráždivého), K je konštanta v závislosti od jednotky merania. Index n výkonovej funkcie je rôzny pre rôzne modality-vnemy. Podľa Stevensa tento zákon platí pre ľubovoľný počet podnetov, a to ako fyzických, ktoré sa dajú ľahko objektívne merať (váha, intenzita zvuku a svetla, dĺžka vedenia, teplota atď.), tak aj pre všetky ostatné, pre ktoré neexistujú objektívne opatrenia (séria rukopisov, kresieb atď.). Pomocou 3.S. boli získané numerické alebo kvantitatívne odhady veľkosti vnemov vo forme stanovenia daného pomeru dvoch podnetov. Vďaka tomu vznikli škály veličín: subjektívne škály hlasitosti, ľahkosti, tiaže, vizuálne vnímanej dĺžky, plochy, vzdialenosti, rýchlosti blikania; subjektívne škály elektrického šoku, chuti, multiplicity, sluchových úderov atď. Ukázalo sa, že mocninové rady platia pre všetky skúmané modality stimulov. Indikátor l sa pohybuje od 0,3 (pre hlasitosť) do 3,5 (pre zásah elektrickým prúdom). Mocninná funkcia, znázornená na logaritmickej stupnici na oboch súradnicových osiach, má tvar lineárneho vzťahu so sklonom určeným exponentom n spolu s Fechnerovým zákonom, ktorý stanovuje logaritmický vzťah medzi veľkosťou stimulu a veľkosťou. pocitu, 3. S. je jedným z najdôležitejších psychofyzikálnych zákonov . Diskutabilnou však zostáva otázka, ktorá z nich je univerzálnejšia a ktorá z nich by mala byť preferovaná.

V roku 1760 francúzsky vedec a tvorca fotometrie P. Bouguer skúmal jeho schopnosť rozlíšiť tieň vrhaný sviečkou, ak je plátno, na ktoré tieň dopadá, súčasne osvetlené inou sviečkou. Jeho miery sú slušné

ale definitívne zistili, že pomer lK/K (kde lK je minimálny vnímaný nárast osvetlenia, K je počiatočné osvetlenie) je relatívne konštantná hodnota.

V roku 1834 nemecký psychofyzik E. Weber zopakoval a potvrdil pokusy P. Bouguera. E. Weber pri skúmaní hmotnostnej diskriminácie ukázal, že minimálny vnímaný rozdiel v hmotnosti je konštantná hodnota rovnajúca sa približne 1/30. Náplň 31 g sa líši od náplne 30, náplň 62 g sa líši od náplne 60 g; 124 g zo 120 g.

Tento vzťah vstúpil do dejín výskumu psychofyziky vnemov pod názvom Bouguer-Weberov zákon: diferenciálny prah vnemov pre rôzne zmyslové orgány je rôzny, ale pre ten istý analyzátor je to konštantná hodnota, t.j. l R/R = konšt.

Tento pomer ukazuje, aká časť pôvodnej hodnoty stimulu sa musí pridať k tomuto stimulu, aby sa dosiahla sotva znateľná zmena vnemov.

Ďalšie štúdie ukázali, že B eberov zákon platí len pre stimuly priemernej veľkosti: pri priblížení sa k absolútnym prahom veľkosť nárastu prestáva byť konštantná. Weberov zákon platí nielen pre jemné rozdiely, ale aj pre všetky rozdiely v pocitoch. Rozdiely medzi pármi vnemov sa nám zdajú rovnaké, ak sú geometrické vzťahy zodpovedajúcich stimulov rovnaké. Zvýšenie intenzity osvetlenia z 25 na 50 sviečok má teda subjektívne rovnaký účinok ako zvýšenie z 50 na 100.

Na základe Bouguer-Weberovho zákona Fechner vychádzal z predpokladu, že sotva badateľné rozdiely (s.p.) v pocitoch možno považovať za rovnaké, keďže sú to všetky nekonečne malé veličiny. Ak prírastok vnemov zodpovedajúci sotva postrehnuteľnému rozdielu medzi podnetmi označíme ako l E, potom Fechnerov postulát možno zapísať ako l E = konšt.

Fechner prijal e.z.r. (lE) ako merná jednotka, pomocou ktorej možno numericky vyjadriť intenzitu vnemov ako súčet (alebo integrál) sotva badateľných (nekonečne malých) prírastkov, počítajúc od prahu absolútnej citlivosti. V dôsledku toho dostal dve série premenných veličín – veľkosti podnetov a zodpovedajúce veľkosti vnemov. Pocity rastú v aritmetickej progresii, keď stimuly rastú v geometrickej progresii.

Čo to znamená? Berieme napríklad také podnety ako 10 sviečok, zväčšujeme ich počet: 10 - 100 - 1000 -10000 atď. Toto je geometrický postup. Keď tam bolo 10 sviečok, mali sme zodpovedajúci pocit. Keď sa stimuly zvýšili na 100 sviečok, pocit sa zdvojnásobil; vzhľad 1000 sviečok spôsobil, že sa pocit zvýšil trojnásobne atď. K nárastu pocitov dochádza v aritmetickej progresii, t.j. oveľa pomalšie ako samotný nárast podnetov. Vzťah medzi týmito dvoma premennými veličinami možno vyjadriť v logaritmickom vzorci: E = K log R + C, kde E je sila vnemu, R je veľkosť pôsobiaceho podnetu, K je koeficient úmernosti, C je a konštanta, ktorá je odlišná pre vnemy rôznych modalít.

Tento vzorec sa nazýva základný psychofyzikálny zákon, ktorým je v podstate Weberov-Fechnerov zákon. Podľa tohto zákona je zmena sily vnemu úmerná dekadickému logaritmu zmeny sily ovplyvňujúceho podnetu (obr. 8).

Ryža. 8. Logaritmická krivka závislosti veľkosti vnemu od sily podnetu, ilustrujúca Weber-Fechnerov zákon

Množstvo javov odhalených štúdiami citlivosti nezapadá do rámca Weber-Fechnerovho zákona. Napríklad pocity v oblasti protopatickej citlivosti nevykazujú postupný nárast so zvyšujúcim sa podráždením, ale po dosiahnutí určitého prahu sa okamžite objavia v maximálnej miere. Pristupujú k reakciám typu „všetko alebo nič“.

Asi pol storočia po objavení základného psychofyzikálneho zákona opäť vzbudila pozornosť a na základe nových experimentálnych údajov dala podnet k diskusii o skutočnej povahe vzťahu medzi silou vnemu a veľkosťou podnetu. , presne vyjadrené matematickým vzorcom. Americký vedec S. Stevens uvažoval takto: čo sa stane, keď sa osvetlenie svetelného bodu a na druhej strane sila prúdu (frekvencia 60 Hz) prechádzajúceho prstom zdvojnásobí? Zdvojnásobenie osvetlenia bodu na tmavom pozadí má prekvapivo malý vplyv na jeho zdanlivý jas. Typický pozorovateľ odhaduje zdanlivé zvýšenie len na 25 %. Keď sa sila prúdu zdvojnásobí, pocit nárazu sa desaťnásobne zvýši. S. Stevens odmieta Fechnerov postulát (lE = konšt.) a uvádza, že iná veličina je konštantná, a to pomer l E/E. Rozšírením Bouguerovho-Weberovho zákona na senzorické veličiny (lE/E = const) S. Stevens prostredníctvom série matematických transformácií získa mocninový vzťah medzi vnemom a stimuláciou: E = kRD, kde k je konštanta určená zvolená jednotka merania, E je sila vnemu, R - hodnota ovplyvňujúceho podnetu, n - ukazovateľ v závislosti od modality vnemu. Index n nadobúda hodnotu 0,33 pre jas a 3,5 pre zásah elektrickým prúdom. Tento vzorec sa nazýva Stevensov zákon.

Mocninná funkcia má podľa S. Stevensa tú výhodu, že pri použití logaritmickej stupnice na oboch osiach je vyjadrená priamkou, ktorej sklon zodpovedá hodnote exponentu (n). To je možné vidieť na obr. 9: Pomalé zvyšovanie kontrastu jasu a rýchle zvyšovanie pocitu elektrického šoku.

J 235 Yu 203050 100 200500500 "1000"

Ryža.

9. Výkonová krivka závislosti veľkosti vnemu od sily podnetu, ilustrujúca Stevensov zákon. 1.Elektrický šok. 2. Jas.

Už viac ako sto rokov neustali spory medzi zástancami logaritmickej závislosti sily vnemu od veľkosti podnetu (Fechnerov zákon) a mocenského zákona (Stevensov zákon). Ak zanedbáme čisto psychofyzické jemnosti tohto sporu, potom sa oba zákony vo svojom psychologickom význame ukážu ako veľmi blízke: po prvé, oba tvrdia, že vnemy sa menia neúmerne k sile fyzických podnetov pôsobiacich na zmyslové orgány, a po druhé. , že sila vnemov rastie oveľa pomalšie ako veľkosť fyzických podnetov.

1. Dokážte nejednotnosť súčasného metodologického základu Fechnerovho výskumu.

2.Aký je rozdiel medzi psychofyzikou-I a psychofyzikou-P, klasickou a modernou psychofyzikou?

3.Aké metódy merania duševných procesov (vnemov) dostali čestný názov klasické?

4. Aký je prah vymiznutia vnemu a prah objavenia sa vnemu?

H. Uveďte príklady vplyvu podprahových signálov na človeka.

6. Čo je podstatou ústredného problému psychofyziky-1?

U. Ako závisí veľkosť vnemu od sily podnetu (podľa Fechnera a Stevensa)?

Už bolo uvedené, že objektívna fyzikálna charakteristika zvukovej vlny je intenzita definuje subjektívnu fyziologickú charakteristiku - objem . Je medzi nimi vytvorené kvantitatívne spojenie Weberov-Fechnerov zákon : ak sa intenzita stimulu zvyšuje v geometrickej progresii, potom sa fyziologický pocit zvyšuje v aritmetickej progresii.

Weberov-Fechnerov zákon možno preformulovať inými slovami: fyziologická odpoveď(v tomto prípade objem) na podnet(intenzita zvuk) úmerné logaritmu intenzity stimulu.

Vo fyzike a technike sa nazýva logaritmus pomeru dvoch intenzít úroveň intenzity , teda hodnota úmerná desiatkovému logaritmu pomeru intenzity nejakého zvuku (ja) do intenzity na prahu počuteľnosti ja 0 = 10 -12 W/m2: nazývaná hladina intenzity zvuku (L):

(1)

Koeficient n vo vzorci (1) definuje jednotku merania hladiny intenzity zvuku L . Ak n =1, potom jednotka merania L je Bel(B). V praxi je to zvyčajne akceptované n = 10 teda L merané v decibeloch (dB) (1 dB = 0,1 B). Na prahu sluchu (ja = ja 0) úroveň intenzity zvuku L = 0 , a na prahu bolesti ( ja = 10 W/m2)– L = 130 dB.

Hlasitosť zvuku je v súlade s Weber-Fechnerovým zákonom priamo úmerná úrovni intenzity L:

E = kL,(2)

Kde k- koeficient úmernosti, ktorý závisí od frekvencie a intenzity zvuku.

Ak koeficient k vo vzorci (2) bola konštantná, potom by sa úroveň hlasitosti zhodovala s úrovňou intenzity a mohla by sa merať v decibeloch.

Závisí to však od frekvencie a intenzity zvukovej vlny, takže hlasitosť zvuku sa meria v iných jednotkách - pozadia . Bolo rozhodnuté, že frekvencia 1000 Hz 1 pozadie = 1 dB , t.j. úroveň intenzity v decibeloch a úroveň hlasitosti v pozadí sa zhodujú (vo vzorci (2) koeficient). k = 1 pri 1000 Hz). Pri iných frekvenciách, aby sa prešlo od decibelov k pozadiam, je potrebné zaviesť vhodné korekcie, ktoré je možné určiť pomocou kriviek rovnakej hlasitosti (pozri obr. 1).

Definícia sluchový prah na rôznych frekvenciách tvorí základ metód merania ostrosti sluchu. Výsledná krivka je tzv spektrálna charakteristika ucha na prahu počutia alebo audiogram. Porovnaním prahu sluchu pacienta s priemernou normou možno posúdiť stupeň rozvoja porúch sluchu.

Zákazka

Spektrálne charakteristiky ucha na prahu sluchu sa merajú pomocou generátora sínusového signálu SG-530 a slúchadiel.

Hlavné ovládacie prvky generátora sú umiestnené na prednom paneli (obr. 3). Nechýba ani výstupný jack pre pripojenie slúchadiel. Zadný panel generátora obsahuje vypínač, napájací kábel a uzemňovaciu svorku.

Ryža. 3. Predný panel generátora:

1-výstupný konektor; 2 - LCD; 3 - kódovač.

Generátor sa ovláda pomocou niekoľkých menu, ktoré sa zobrazujú na displeji z tekutých kryštálov (LCD). Systém menu je usporiadaný do kruhovej štruktúry. Krátke stlačenie tlačidla kódovača umožňuje „krúženie“ medzi ponukami. Dlhé stlačenie ktorejkoľvek položky ponuky vedie k prechodu do hlavnej ponuky. Akýkoľvek pohyb medzi položkami ponuky je sprevádzaný zvukovým signálom.

Pomocou systému ponúk môžete nastaviť výstupnú frekvenciu generátora, výstupnú amplitúdu, hodnotu útlmu atenuátora, prečítať alebo zapísať prednastavenú frekvenciu a vypnúť alebo zapnúť výstupný signál. Zvýšenie alebo zníženie hodnoty zvoleného parametra sa vykonáva otáčaním enkodéra v smere hodinových ručičiek (vpravo) alebo proti smeru hodinových ručičiek (vľavo).

V počiatočnom stave generátora je na indikátore zobrazené hlavné menu, ktoré zobrazuje aktuálnu hodnotu frekvencie, amplitúdy a stavu atenuátora. Keď otočíte enkodérom alebo stlačíte tlačidlo enkodéra, prejdete do menu nastavenia frekvencie (obr. 4).

Jedno otočenie enkodéra doprava alebo doľava zmení frekvenciu o jeden krok.

Ak frekvenciu neupravíte približne 5 sekúnd, automaticky sa vráti do hlavnej ponuky, s výnimkou ponuky kalibrácie frekvencie a amplitúdy.

Stlačenie tlačidla kódovača v menu nastavenia frekvencie vedie k prechodu do menu nastavenia amplitúdy (obr. 4a, b). Hodnota amplitúdy sa zobrazuje vo voltoch s čiarkou, ktorá oddeľuje desatiny voltu, ak je hodnota väčšia ako 1 V, alebo bez čiarky v milivoltoch, ak je hodnota menšia ako 1 V. Na obr. 17.4, b ukazuje príklad indikácie amplitúdy 10 V a na obr. 17.4, V- amplitúda 10 mV.

Stlačenie tlačidla kódovača v menu nastavenia amplitúdy vedie k prechodu do menu nastavenia útlmu atenuátora. Možné hodnoty útlmu atenuátora sú 0, -20, -40, -60 dB.

Stlačením tlačidla enkodéra v menu nastavenia útlmu atenuátora sa dostanete do menu nastavenia frekvenčného kroku. Krok zmeny hodnoty frekvencie môže byť 0,01 Hz... 10 KHz. Stlačením tlačidla kodéra v menu nastavenia kroku zmeny frekvencie sa dostaneme do menu nastavenia kroku zmeny hodnoty amplitúdy (obr. 5). Krok zmeny hodnoty amplitúdy môže znamenať rozdiel 1 mV... 1 IN.

Poradie práce.

1. Pripojte sa k sieti ( 220V. 50 Hz) napájací kábel generátora SG-530 stlačením jediného tlačidla "MOC" na zadnom paneli;

2. Stlačte raz tlačidlo kódovača - prejdete z hlavného menu do menu nastavenia frekvencie "FREKVENCIA" - a otáčaním kodéra nastavte prvý hodnota frekvencie ν =100 Hz;

3. Stlačte tlačidlá kódovača v ponuke nastavenia frekvencie vedie k prechodu do menu nastavenia amplitúdy "AMPLITUDA"- Inštalácia hodnota amplitúdy Ugen =300 mV;

4. Pripojte sa slúchadlá ku generátoru;

5. Znížením hodnoty amplitúdy na 100 mV sa uistite, že v slúchadlách nie je žiadny šum;

6. Ak je pri minimálnej amplitúde (100 mV) zvuk je stále počuť v slúchadlách stlačením tlačidla kódovač prejdite do ponuky nastavenia útlmu atenuátora "ATTENUATOR" a nainštalovať minimálny útlm L (napríklad -20dB), na ktorom zvuk zmizne;

7. Zaznamenajte získané hodnoty frekvencie ν , amplitúdy Ugen a oslabenie L v tabuľke výsledkov meraní (tabuľka 1 ) ;

8. Podobne sa uistite, že pre každú z navrhovaných frekvencií nebude počuť žiadny zvuk ν ;

9. Vypočítajte amplitúdu na výstupe generátora Uout podľa vzorca Uout = Ugen ∙ K, kde je koeficient útlmu K určená veľkosťou útlmu L z tabuľky 2;

10. Určte minimálnu hodnotu amplitúdy na výstupe generátora Uout min ako najmenšia zo všetkých získaných hodnôt amplitúdy na výstupe generátora Uout pre všetky frekvencie;

11. Vypočítajte úroveň hlasitosti na prahu sluchu E pomocou vzorca E=20lg Uout/ Uout min;

12. Zostrojte graf závislosti úrovne hlasitosti na prahu počuteľnosti E z hodnoty logaritmu frekvencie log ν. Výsledná krivka bude predstavovať prah sluchu.

stôl 1. Výsledky merania.

Tabuľka 2 Vzťah medzi údajmi zoslabovača L (0, -20, -40, -60 dB) a koeficientom útlmu napätia K (1, 0,1, 0,01, 0,001).

Kontrolné otázky:

1. Povaha zvuku. Rýchlosť zvuku. Klasifikácia zvukov (tóny, zvuky).

2. Fyzikálne a fyziologické vlastnosti zvuku (frekvencia, intenzita, spektrálne zloženie, výška tónu, hlasitosť, farba).

3. Schéma sluchu (prah sluchu, prah bolesti, oblasť reči).

4. Weberov-Fechnerov zákon. Úrovne intenzity a hlasitosti zvuku, vzťah medzi nimi a jednotkami merania.

5. Metóda stanovenia prahu sluchu (spektrálne charakteristiky ucha na prahu sluchu)

Riešiť problémy:

1. Intenzita zvuku s frekvenciou 5 kHz je 10 -9 W/m2. Určite intenzitu a úroveň hlasitosti tohto zvuku.

2. Hladina intenzity zvuku z určitého zdroja je 60 dB. Aká je celková úroveň intenzity zvuku z desiatich takýchto zdrojov zvuku, keď fungujú súčasne?

3. Úroveň hlasitosti zvuku s frekvenciou 1000 Hz po prechode cez stenu klesla zo 100 na 20 von. Koľkokrát sa znížila intenzita zvuku?

Literatúra:

1. V.G. Leščenko, G.K. Lekárska a biologická fyzika - Mn.: Nové poznatky. 2011.

2. G.K.Iľjič. Kmity a vlny, akustika, hemodynamika. úžitok. – Mn.: BSMU, 2000.

3. A.N. Remizov. Lekárska a biologická fyzika.- M.: Vyssh. školy 1987.

WEBEROV ZÁKON(alebo zákon Bouguer-Weber; angl. Weber"szákona) - jeden z klasických zákonov psychofyzici, tvrdenie o stálosti príbuzného rozdielový prah(v celom zmyslovom rozsahu premennej stimulačnej vlastnosti).

V roku 1729 Fr. fyzik, „otec“ fotometrie, Pierre Bouguer (1698-1758), ktorý študoval schopnosť človeka rozlíšiť hodnoty fyzického jasu (alebo osvetlenia objektu), zistil, že diferenciálny prah jasu je minimálny nárast jasu (Δ ja), ktorý je potrebný na vytvorenie jemného rozdielu (napr.) v pocite jasu, je približne úmerný úrovni (porovnaného) jasu pozadia ( ja), vďaka čomu pomer (Δ ja/ ja) je konštantná hodnota.

Po 100 rokoch (1831) bez ohľadu na Bugera, nem. fyziológ a psychofyzik Ernst Weber(1795-1878) v experimentoch s rozlišovaním váh, dĺžok čiar a výšok zvuku objavil aj stálosť pomeru diferenciálneho prahu k hodnote pozadia (porovnanie), t.j. ja/ ja) = konšt. Weber tieto údaje zovšeobecnil vo forme všeobecného empirického zákona, nazvaného Z. V. Ratio Δ ja/ ja volal relatívny diferenciálny prah(alebo skrátka relatívny prah), a tiež Weberov zlomok(alebo Weberova konštanta). Na rozlíšenie zvukov podľa výšky (frekvencie zvukového tónu) je Weberova frakcia rekordne malá - 0,003, na rozlíšenie jasu je približne rovná 0,02 - 0,08, na porovnanie predmetov podľa hmotnosti - 0,02, na dĺžky čiar - 0,03. (Zdôrazňujeme, že tieto hodnoty sa značne líšia v závislosti od iných vlastností stimulov: napríklad Weberova frakcia pre jas závisí od farby, trvania, oblasti, polohy, konfigurácie stimulov.)

Početné štúdie ukázali, že ZV platí len pre strednú časť senzorického rozsahu, kde je diferenciálna citlivosť maximálna. Mimo tejto zóny sa relatívny prah zvyšuje, a to veľmi výrazne. V tomto smere niektorí výskumníci akceptujú Z.V., ale považujú to za „silnú“ idealizáciu; iní hľadajú nové vzorce. Treba poznamenať, že v rámci klasickej psychofyziky má Z.V. veľký teoretický význam, keďže zakladateľ psychofyziky G.Fechner spoliehal sa na to pri dedukcii základný psychofyzikálny zákon. Cm. Fechnerov zákon. (B.M.)

Weberov zákon (Weber " s zákona )

Ernst Heinrich Weber na základe experimentov s rozlišovaním tlaku na kožu, hmotnosti závaží zdvihnutých na dlani a viditeľnej dĺžky čiar, ako aj na základe pozorovaní publikovaných inými vedcami, odvodil dôležitý vzorec. Namiesto jednoduchého vnímania rozdielu medzi porovnávanými podnetmi vnímame pomer tohto rozdielu k veľkosti pôvodného podnetu. Podobný záver už urobil francúzsky fyzik a matematik Pierre Bouguer ohľadom kvality vizuálnych vnemov, ako je jas. Gustav T. Fechner vyjadril vzorec, ktorý sformuloval Weber, v nám známom jazyku. formulár. Z.V. sa teda zvyčajne píše buď ako ∆ ja / ja = k, alebo ako ∆ ja = kI, kde ∆ ja- zmena stimulu potrebná na zistenie jemného rozdielu (SDP) v stimulácii; ja- veľkosť podnetu a k - konštantná, hodnota rezu závisí od typu vnemov. Konkrétna číselná hodnota k nazývaný Weberov pomer.

Po niekoľkých rokov po zverejnení tejto formulácie Z.V. sa zistilo, že hodnota k nezostáva konštantná v celom rozsahu intenzít stimulu, ale zvyšuje sa v oblasti nízkych a vysokých intenzít. ZV však platí pre strednú oblasť rozsahu intenzít stimulov, ktoré spôsobujú takmer všetky typy vnemov.

pozri tiež Psychofyzika

J. G. Robinson

WEBER-FECHNEROV ZÁKON- logaritmická závislosť sily vnemu E od fyzickej intenzity podnetu P: E = k log P + c, kde k a c sú určité konštanty určené daným zmyslovým systémom. Závislosť odvodil nemecký psychológ a fyziológ G. T. Fechner na základe Bouguer-Weberovho zákona a dodatočného predpokladu subjektívnej rovnosti jemných rozdielov vnemov. Empirické štúdie potvrdzujú túto závislosť len pre strednú časť rozsahu vnímaných hodnôt stimulov. Weberov-Fechnerov zákon sa zvyčajne porovnáva so Stevensovým zákonom, podľa ktorého je táto závislosť mocenského zákona a nie logaritmickej povahy.

(Golovin S.Yu. Slovník praktického psychológa - Minsk, 1998)

WEBEROV ZÁKON(alebo zákon Bouguer-Weber; angl. Weber‘ s zákona) - jeden z klasických zákonov psychofyzici, tvrdenie o stálosti príbuzného rozdielový prah(v celom zmyslovom rozsahu premennej stimulačnej vlastnosti).

V roku 1729 Fr. fyzik, „otec“ fotometrie, Pierre Bouguer (1698-1758), ktorý študoval schopnosť človeka rozlíšiť hodnoty fyzického jasu (alebo osvetlenia objektu), zistil, že diferenciálny prah jasu je minimálny nárast jasu (Δ ja), ktorý je potrebný na vytvorenie jemného rozdielu (napr.) v pocite jasu, je približne úmerný úrovni (porovnaného) jasu pozadia ( ja), vďaka čomu pomer (Δ ja / ja) je konštantná hodnota.

Po 100 rokoch (1831) bez ohľadu na Bugera, nem. fyziológ a psychofyzik Ernst Weber(1795-1878) v experimentoch s rozlišovaním váh, dĺžok čiar a výšok zvuku objavil aj stálosť pomeru diferenciálneho prahu k hodnote pozadia (porovnanie), t.j. ja / ja) = konšt. Weber tieto údaje zovšeobecnil vo forme všeobecného empirického zákona, nazvaného Z. V. Ratio Δ ja / ja volal relatívny diferenciálny prah(alebo skrátka relatívny prah), a tiež Weberov zlomok(alebo Weberova konštanta). Na rozlíšenie zvukov podľa výšky (frekvencie zvukového tónu) je Weberova frakcia rekordne malá - 0,003, na rozlíšenie jasu je približne rovná 0,02 - 0,08, na porovnanie predmetov podľa hmotnosti - 0,02, na dĺžky čiar - 0,03. (Zdôrazňujeme, že tieto hodnoty sa značne líšia v závislosti od iných vlastností stimulov: napríklad Weberova frakcia pre jas závisí od farby, trvania, oblasti, polohy, konfigurácie stimulov.)

Početné štúdie ukázali, že ZV platí len pre strednú časť senzorického rozsahu, kde je diferenciálna citlivosť maximálna. Mimo tejto zóny sa relatívny prah zvyšuje, a to veľmi výrazne. V tomto smere niektorí výskumníci akceptujú Z.V., ale považujú to za „silnú“ idealizáciu; iní hľadajú nové vzorce. Treba poznamenať, že v rámci klasickej psychofyziky má Z.V. veľký teoretický význam, keďže zakladateľ psychofyziky G.Fechner spoliehal sa na to pri dedukcii základný psychofyzikálny zákon. Cm. Fechnerov zákon. (B.M.)

(Zinchenko V.P., Meshcheryakov B.G. Veľký psychologický slovník - 3. vydanie, 2002)