Законы Бугера-Вебера и Вебера-Фехнера
Пьер Бугер установил: вместо того, чтобы просто воспринимать различия в яркости зрительных ощущений между раздражителями, мы воспринимаем
отношение этой разницы к величине исходного раздражителя.
Этот закон подтвердил Эрнст Генрих Вебер на основе экспериментов по различению силы давления на кожу (веса поднимаемых на ладони грузов). Он также установил, что вместо того, чтобы просто воспринимать разницу между раздражителями, мы воспринимаем отношение этой разницы к величине исходного раздражителя.
Г. Фехнер выразил сформулированную Э. Вебером закономерность в математической форме (Ф 1):
(Ф
1)
ΔR - изменение раздражителя, необходимое для обнаружения едва заметного различия в стимуляции; R – величина раздражителя; k – константа, значение которой зависит от вида ощущений.
В последующем было обнаружено, что величина k не остается постоянной во всем диапазоне интенсивности раздражителя, а увеличивается в области низких и высоких значений. Тем не менее, отношение приращения величины раздражителя и силы ощущения (или отношение увеличения стимула к исходному его значению) остается постоянным для средней области диапазона интенсивности раздражителей, вызывающих практически все виды ощущений.
В историю исследований по психофизике ощущений этот закон вошел под двойным именем: закон Бугера-Вебера. Значение константы Вебера для разных органов чувств представлено в Таблице 1.
Таблица 1.
Значение константы Вебера для разных органов чувств
Вид ощущений |
Значение константы Вебера для ответствующего вида ощущений |
Ощущение изменения высоты звука |
0,003 |
Ощущение изменения яркости света |
0,017 |
Ощущение изменения веса предметов |
0,020 |
Ощущение изменения громкости звука |
0,100 |
Ощущение изменения давления на поверхности кожи |
0,140 |
Ощущение изменения вкуса соляного раствора |
0,200 |
Опираясь на закон Бугера – Вебера, а также на собственное допущение о том, что ощущение раздражителя представляет собой накопленную сумму равных приращений ощущения, Г. Фехнер получил следующее уравнение (Ф 2):
S = KlgI+C, (Ф 2) где:
S- сила ощущения;
K- коэффициент пропорциональности;
Lg- логарифм;
I – величина действующего раздражителя;
C- константа, различная, для ощущений разной модальности.
Приведенное выше уравнение получило название основного психофизического закона, или закона Вебера – Фехнера, согласно которому ощущения описываются кривой уменьшающегося прироста (или логарифмической кривой). Например, увеличение яркости, ощущаемое при замене одной лампочки десятью, будет таким же, как и в случае замены десяти лампочек сотней. Иначе говоря, возрастанию величины раздражителя в геометрической прогрессии (1, 2, 4, 8, 16 и т.д.) соответствует прирост ощущения в арифметической прогрессии (0, 1, 2, 3, 4 и т.д.). Например: при исходной массе груза, давящего на кожу, 75 г человек ощущает увеличение его на 2,7 г, при исходной массе 150 г - прирост в 5,4 г. Г.Т.Фехнер математически обработал результаты исследований и сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя. Так, люстра, в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4-х лампочек, насколько люстра из 4-х лампочек ярче люстры из 2-х лампочек. То есть, количество лампочек должно увеличиваться в разы, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. И наоборот, если прирост яркости постоянен, нам будет казаться, что он уменьшается. Например, если добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости. В то же время, одна лампочка, добавленная к люстре из двух лампочек, даёт значительный кажущийся прирост яркости. Сила ощущения растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов, так как органы чувств обладают свойством приспособления, или адаптации, к изменившимся условиям, что приводит к снижению чувствительности, поэтому пороги ощущений не являются постоянными, они способны изменяться при переходе от одних условий к другим. Закон Фехнера широко используется в прикладных целях, в частности при проектировании звуковоспроизводящей аппаратуры, систем отображения информации, кодировании зрительной информации.