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心理物理实验中,有哪些让人叫绝的实验设计?

【Mon1st的回答(4票)】:

1942年,一个精巧的心理物理学实验证明了:人眼的视杆细胞可以探测到单个光子。

这是怎么发现的呢?

实验非常简单:用一个强度可控的低强度光源随机发射,让人类被试判断是否看到闪光。

即使在文章中也简单到只有一句话

我们做出了这样的判断。实验者通过在不同地方放置楔子来改变光源的强度。观察者随时启动光源,然后报告他是否看到了光线。

因为视网膜本身存在噪音,从视网膜检测到光子到判断的确看到了光线就有一个阙值n。根据这个阙值的不同,可以做出如下光强-探测概率曲线

(精度感人的手绘哈哈哈)(精度感人的手绘哈哈哈)

横坐标是光强度(由实验者控制),纵坐标是人判断看到光线的概率(通过被试报告测量)。

而依据这一关系和大量重复试验,就可以验证人类被试的判断阙值大约是5~7之间。看到结果的时候我不得不再次称赞这个实验设计——简单到,结果的原始数据和图表加起来都可以印在半张A4纸上

这个实验最厉害的其实是数据分析(思考题:上面的曲线是如何得到的?)这个实验最厉害的其实是数据分析(思考题:上面的曲线是如何得到的?)

当年的实验条件不允许产生单个光子。才发现今年(74年后!)有人用可以产生单个光子的新技术直接验证了人类被试对单个光子的检测 [2]。

[1] Hecht, S., Shlaer, S., Pirenne, M. H. (1942). Energy, Quanta, and Vision. The Journal of General Physiology, 25(6), 819–40.

[2] Tinsley, J. N., Molodtsov, M. I., Prevedel, R., Wartmann, D., Espigulé-Pons, J., Lauwers, M., Vaziri, A. (2016). Direct detection of a single photon by humans. Nature Communications, 7, 12172.

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