光的颜色和强度对闪光融合临界频率的影响

光相颜色和强度对闪光融合临界频率的影响摘要：采用平均误差法，设计3×3混合实验设计研究光相颜色和强度对闪光融合临
界频率的影响，实验目的为验证性地研究CFF与光相刺激强度之间的函数关系，以
及光相颜色的影响。

研究结果证明随着光相强度的增加，闪光融合临界频率也相应
增加。

关键词：光相颜色光相强度CFF 平均误差法
1 前言
刚刚能够引起闪光融合感觉的刺激的最小频率,叫做闪光融合临界频率或闪烁临界频率(critical flicker frequency)，它表现了视觉系统分辨时间能力的极限．它体现了人们辨别闪光能力的水平。

通过对人的闪光融合临界频率的测定还可以了解人体的疲劳程度。

早在18世纪，有人发现了视觉图像。

随之CFF最早是用制成扇形的圆盘绕光源前旋转来测定，称之为转盘闪烁方法（rotation disc flicker method）。

即用一个有黑白扇形组成的圆盘就能测定CFF。

让被试注视圆盘，逐渐增加圆盘的旋转速度,直到把闪烁着的圆盘刚刚看成均匀的灰色盘时，圆盘的旋转速度──周数／秒就是CFF，单位名称为赫。

但是由于光源来自外部，光源即使照射到黑的部分也会有光反射出来，因此，亮度控制较差，转速的频率测量有时也不太准确。

随着电子技术的发展CFF的测定有了更完善的仪器。

因此在以往的研究的基础上，人们利用闪光融合频率仪对CFF进行测定，并对结果进行分析，对此在理论上加以阐述。

许多研究表明，人眼的CFF受很多因素的影响，其中闪烁光的亮度是最重要的因素：在中等亮度范围内，CFF 随亮度的提高可以从5赫增加到55赫。

CFF和亮度的对数成线性关系，这就是费里－波特定律。

当闪烁光的频率高于CFF时，人眼产生融合的感觉，这种感觉与整个周期都是均匀一致的稳定光所产生的感觉一样,这时只要闪烁光的平均亮度和稳定光的亮度相同，人眼就不能区分它们，这就是塔尔伯特－普拉托定律。

当闪烁频度低于CFF（约10赫）时,发生明度增强效应，即这种闪烁光看来要比相同亮度的稳定光亮些，这时CFF也随闪光照射视野区域的扩大而增加。

刺激光点的颜色不同，CFF也有所不同，一般来说，红光的CFF较高。

此外，眼的适应、背景、闪烁光的波形、波长等以及一些非视觉方面的因素，如被试的年龄、练习、注意程度等都影响CFF。

一个人能看到的闪烁频率越高，他的视觉分辨能力就越强。

闪烁临界频率可以反映一个人的生理和心理功能状态。

因此，CFF可以作为研究药物影响、特殊环境、疲劳、应激等的手段。

本次教学实验的实验目的有三个：1、学习平均误差实验方法；2、学习使用JGW-B1心理学实验台测量闪光融合临界频率；3、验证性地研究CFF与光相刺激强度之间的函数关系，以及光相颜色的影响。

2 方法
2.1被试的选取
研究者选取南京师范大学教科院应用心理系的37名被试（被试均身体健康，视力正常，无色盲），其男女比例为8：29 。

2.2仪器与材料
JGW-B1心理学实验台的“亮点闪烁仪”单元、记录纸
2.3实验设计与步骤
2.3.1研究类型设计
实验采用3X3混合实验设计，颜色为组间变量，分为红、黄、绿，强度为组内变量，分
为1、1/2、1/8，因变量为CFF值。

2.3.2准备工作
A、编排被试实验顺序。

因为实验采取了混合实验设计，光相亮度是一重复测量的变量，有六个水平，所以有必要对亮度安排的顺序进行平衡。

平衡的方法是采用拉丁方设计：
B、指导语：“请你注意看闪光灯，当闪光灯闪动时你就报告‘闪’，当你感觉到闪光灯不闪
时你就报告‘不闪’，请你在判断过程中，报告‘闪’与‘不闪’的前后标准要一致。

”
C、每种实验条件下的实验分为递增和递减两种系列进行，各做4次，可按照↑↓↓↑↑↓↓↑或↓↑↑↓↓↑↑↓的顺序进行。

2.3.3正式实验
A、递增系列实验：主试将亮点调至明显闪烁，然后告诉被试（指导语）：“你现在看到
的是一个闪烁的亮点，请转动旋钮直到刚刚看不到亮点闪烁为止；在闪与不闪附近可以反复
调整，直到您确定不再闪烁为止，然后向主试报告。

”主试记录此次频率值。

B、递减系列实验：主试将亮点调至明显不闪烁，然后告诉被试（指导语）：“你现在看到
的是一个不闪烁的亮点，请转动旋钮直到刚刚看到亮点闪烁为止；在闪与不闪附近可以反复
调整，直到您确定闪烁为止，然后向主试报告。

”主试记录此次频率值。

2.3.4应注意的问题
A、实验在微光下进行，实验前要求被试在实验环境中暗适应5-10分钟；
B、每测量4次渐增和渐减系列后，关机休息2分钟；
C、主试每次调节呈现刺激的初始频率时，被试可以闭目休息，当主试报告开始时，被试再注视闪光灯；
D、在实验过程中，不要让被试知道结果，主试也不能给被试任何暗示（如反馈“对”或“错”等），当被试的判断标准不一致时，主试可适当提醒被试“前后的判断标准要一致”。

3 结果与分析
3.1cff与光相颜色和强度之间的相互关系
如上表所示，三种光相颜色中，绿光的闪光融合临界频率最高，红光最低。

在光相颜色相同时，随着光相强度的降低，闪光融合临界频率也相应降低。

3.2cff刺激与光相强度之间的函数关系
颜色：红色
如表3-4所示，一元线性回归方程拟合优度检验的判定系数R Square=0.167，说明自变量X不能够有效地预测Y的变化，即光相强度不能够有效预测闪光融合临界频率的变化。

如表3-5所示，回归方程达到了很显著的水平（F=9.851,P=0.003<0.01），说明自变量与因变量直接具有很显著的线性相关。

如表3-6所示，回归常数a=28.251，回归系数b=-2.140。

回归系数的显著性检验结果是t=-3.139，显著性水平p=0.003<0.01，达到了很显著的水平。

得到的一元线性回归方程为：Y=28.251-2.140X
颜色：黄色
如表3-7所示，一元线性回归方程拟合优度检验的判定系数R Square=0.070，说明自变量X不能够有效地预测Y的变化，即光相强度不能够有效预测闪光融合临界频率的变化。

如表3-8所示，回归方程达到了很显著的水平（F=1.434,P=0.246>0.05），说明自变量与因变量不具有显著的线性相关。

如表3-9所示，回归常数a=30.391，回归系数b=-1.349。

回归系数的显著性检验结果是t=-1.197，显著性水平p=0.246>0.05，没有达到显著水平。

得到的一元线性回归方程为：Y=30.391-1.349X
颜色：绿色
如表3-10所示，一元线性回归方程拟合优度检验的判定系数R Square=0.118，说明自变量X不能够有效地预测Y的变化，即光相强度不能够有效预测闪光融合临界频率的变化。

如表3-11所示，回归方程达到了很显著的水平（F=4.937,P=0.032<0.05），说明自变量与因变量直接具有显著的线性相关。

如表3-12所示，回归常数a=32.816，回归系数b=-2.087。

回归系数的显著性检验结果是t=-2.222，显著性水平p=0.032<0.05，达到了显著的水平。

得到的一元线性回归方程为：Y=32.816-2.087X
4 讨论
研究验证了随着光相强度的增加，闪光融合临界频率也相应增加，但并没有验证如引言中提到的费里－波特定律、塔尔伯特－普拉托定律两大定律，且已有研究表明刺激光点的颜色不同，CFF也有所不同，一般来说，红光的CFF较高，与本次实验研究的结果也有很大出入。

研究结果虽然得出了光相颜色相同时，CFF与光相强度的一元线性回归方程，但是由于每个方程的拟合优度检验的判定系数均很低，所以表明光相强度都不能够有效预测闪光融合临界频率。

研究结果与该领域有关理论在很大程度上不吻合，说明实验中存在很多问题，有很多变量没有很好的控制住。

首先，被试做实验的时间不同，一部分在下午完成实验，另一部分在晚上完成实验，这样实验室的光线强度和主试、被试的精神状态都给实验造成了干扰；其次，被试中有部分眼睛有近视的情况，也对实验结果造成了干扰；再次，由于实验前未严格分组，造成三种颜色的被试人数参差不齐，且晚上做实验的被试是按照自身喜爱的颜色进行测试的，对数据结果造成了影响，最后，由于实验者本身数据分析知识能力的有限，数据分析结果不具备足够的科学性和严密性。

5 结论
本次实验可能由于控制问题，得出结论：红光的闪光融合临界频率最低。

但验证了随着光相强度的增加，闪光融合临界频率也相应增加。

6 参考文献
邓铸：《应用实验心理学》，上海教育出版社，2006年6月版。