心理物理関數

心理物理函式（Psychophysical function）是心理學中研究物理刺激與心理感知之間關係的數學模型。它描述了外部物理刺激（如光強度、聲音強度、重量等）與個體主觀感知（如亮度、響度、重量感等）之間的定量關係。心理物理函式的研究源於19世紀的心理物理學領域，是理解人類感知系統如何將外部信息轉化為心理體驗的重要工具。

主要心理物理函式類型

1. 韋伯-費希納定律（Weber-Fechner Law）
   韋伯-費希納定律是早期心理物理學的重要成果之一。它指出，感知強度與物理刺激的對數成正比。公式為：
   [ S = k \cdot \log(I) ]
   其中，( S ) 是感知強度，( I ) 是物理刺激強度，( k ) 是常數。該定律適用於中等刺激強度範圍內，但在極高或極低刺激強度下可能失效。

2. 史蒂文斯冪定律（Stevens' Power Law）
   史蒂文斯冪定律是對韋伯-費希納定律的修正，認為感知強度與物理刺激的冪函式成正比。公式為：
   [ S = k \cdot I^n ]
   其中，( S ) 是感知強度，( I ) 是物理刺激強度，( k ) 是常數，( n ) 是冪指數。不同感知模態（如亮度、響度、溫度等）的冪指數不同，反映了感知系統的非線性特性。

3. 信號檢測理論（Signal Detection Theory, SDT）
   信號檢測理論用於研究在噪聲背景下個體如何檢測信號。它引入了感知敏感度（d'）和決策標準（β）等概念，能夠區分感知能力和決策偏差。

套用領域

心理物理函式在多個領域有廣泛套用：

• 視覺與聽覺研究：如亮度感知、顏色辨別、聲音響度等。
• 產品設計：如最佳化顯示設備的亮度、音量控制等。
• 神經科學：研究感知神經機制與心理物理函式的對應關係。
• 臨床心理學：評估感知障礙患者的感知能力。

研究意義

心理物理函式為理解人類感知系統提供了定量工具，揭示了感知過程的非線性特性。它不僅幫助科學家探索感知機制，還為工程技術和產品設計提供了理論依據。