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Loi de la psychophysiqueLe précurseur: Pierre Bouguer (1698-1758, astronome, hydrographe, mathématicien français)
Considéré comme le père de la photométrie
Méthode de mesure de la force d’une lumière.
Pie
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Bou
guer
- En tant qu’astronome Bouguer voulait comparer l’intensité lumineuse des étoiles et leur distance par rapport à la terre. Pour lui, la lumière se propage selon un pyramide dont le sommet est la source de lumière. Si une torche est à une distance de trois fois plus grande alors l’intensité lumineuse du flambeau nous semblera neuf fois moins intense car 3 fois la hauteur et la largeur de la pyramide puisque la même quantité de rayons se distribue à une étendue neuf fois plus grande.
- Comment découvrir le rapport de deux lumières? Il faut changer une des deux lumières jusqu’à ce quelle paraisse égale à l’autre (origine de la méthode par ajustement) en manipulant la distance entre les deux sources lumineuses. Par exemple, combien un flambeau ets plus lumineux qu’une bougie, on s’approchera de la bougie pour que sa luminosité soit égale à celle du flambeau. Si on doit s’approcher de 4 fois davantage de la bougie alors on dira que la lumière était seize fois plus faible.
- Bouguer a trouver son dispositif en critiquant d’autres auteurs qui ne prenaient pas en compte le récepteur de la lumière: l’œil. Huyghens voulait comparer l’intensité lumineuse du soleil et celle de l’étoile Sirius; pour cela il prenait un tube dont l’extrémité est un petit trou dont le diamètre variait. Il ajustait ce diamètre pour avoir la même sensation en regardant le soleil ou l’étoile. La critique de Bouguer est que les moment qui sépare les deux prises de mesures est trop grande et il se peut que l’œil ne soit pas dans le même état. F. Maris (1700) avait fait un autre dispositif avec un série de miroir pour voir au bout de combien de réflexion la lumière disparaissait mais il ne prenait pas en compte la fatigue des yeux. Celsius voulait savoir la distance entre deux objet pour les voir aussi net, mais il ne prenait pas en compte l’œil amétrope. Bouguer faisait de la physique mais considérait dans sa réflexion l’œil.
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Loi de la psychophysiqueP
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Absence S2 S2 5cm S2 10cm S2 15cm
S2 20cm S2 25cm S2 30cm S2 35cm
S2 40cm S2 45cm S2 50cm S2 55cmS1 est à 10cm de l’objet. L’ombre issue de S2 disparaît quand S2est à 50cm, cad quand S2 est 25 fois plus intense que S1.
- Quelle force doit avoir une lumière pour faire disparaître une autre?
- Bouguer lui avait trouver qu’on ne voit pas un objet si la lumière qu’il renvoie est sous l’influence d’une autre lumière 80 à 100 fois plus intense. En d’autre terme, on ne perçoit plus une lumière si elle est juxtaposé d’une lumière qui est 80 fois plus intense.
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Leipzig une terre fertile à la naissance des idées psychophysiques ?
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Loi psychophysiqueLoi de Bouguer-Weber :Pierre Bouguer (physicien et mathématicien, français) 1760Ernst Weber (1795-1878 ) (physiologiste allemand de Leipzig)
Le seuil différentiel ∆I est proportionnel à l’intensité I du stimulus :
∆I = k.I
k est appelée « Fraction de Weber ». Elle dépend de la grandeur physique et du système sensoriel considérés.
Autrement dit plus l’intensité du stimulus est élevée, plus l’accroissement qu’il faut pour lui donner pour faire ressentir un écart de perception est grand.
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- Quelque soit la valeur V du stimulus à partir de la quelle on mesure le seuil différentiel ∆V, le rapport entre ces deux grandeurs reste constant : ∆V/V= k = cste.
- Weber commença ses travaux sur le sens du toucher: Il avait notamment utilisé un compas dont on écartait les pointes jusqu'à ce que le sujet perçoive deux stimulations et non plus une. Ce matériel est encore connu de nos jours sous le nom de " compas de Weber " Weber avait ensuite entrepris de mesurer d'autres types de sensibilité. Il conclut de ses travaux qu'une différence de sensation reste égale quand le rapport des différences reste égal
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Loi psychophysiqueExemple: Nous sommes capable de juste détecter une charge de 5g ajoutée à une masse soupesée de 100g (soit un SD de 5g) ; il faudra une surcharge de 50 g sur une masse soupesée de 1kg pour percevoir un accroissement juste perceptible de la sensation de lourdeur (soit un SD de 50g)
Dans la pratique:On constate que cette loi n’est convenable que pour les valeurs moyennes du stimulus et que le rapport de Weber augmente pour les valeurs les plus faibles et les plus élevées du stimulus, décrivant une courbe en U.
Exemple de rapport de Weber :Fréquence sonore (∆f/f) : 0.003Luminance (∆L/L) : 0.02Sensibilité à une masse soupesée (∆m/m) : 0.05
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Loi psychophysiqueAutre Exemple: Pour la luminance, fraction de Weber est de 1/62, soit 1.6%. C'est-à-dire qu'il faut ajouter 1.6% à une intensité lumineuse donnée pour que la nouvelle intensité soit perçue comme différente. Ainsi, il suffira qu'une ampoule donne 102 watts pour qu'elle soit perçue plus forte qu'une ampoule de 100 watts (>1.6%). Mais il faudra qu'une ampoule donne 508 watts pour qu'elle soit perçue plus intense qu'une ampoule de 500 watts. Lo
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C'est pour cette raison que les ampoules tri-way 100/150/200 watts paraîssent augmenter l'éclairage beaucoup plus quand on passe de 100 à 150 que de 150 à 200 watts (pour une augmentation identique dans chaque cas de 50 watts). Mais l'intensité n'est pas la seule qualité qui permet de caractériser un stimulus.
- Dans le premier cas, il aura suffi d'une différence de 1.6 watts et dans le deuxième, cela aura exigé une différence de 8 watts, soit une quantité 5 fois plus grande.
- Une ampoule de 100 watts n’émet que 3 W de lumière et le reste en chaleur. Et pourtant, ces 3 watts de lumière représentent (8x1018) photons par seconde !
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Définition psychophysiqueLoi de Fechner : Gustav Fechner (1801-1887)(physiologiste et philosophe allemandde Leipzig)
Elemente der Psychophysik (Éléments de psychophysique ) exposent les principes d’une "théorie exacte des relations entrele corps et l’âme [...] fondée sur l’expérience et sur la liaison mathématique des faits expérimentaux".
S = a. log. I
L’intensité de la sensation (S) varie proportionnellement au logarithme de
l’intensité du stimulus (I)
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-Professeur de physique, il connu une grave crise existentielle après laquelle il développa une doctrine panthéiste et animiste du monde (divination de la nature, les végétaux ont une âme). Il écrit d'abord, en 1848, Nanna ou l'âme des plantes(Nanna est une déesse norvégienne, épouse du dieu du printemps) puis, en 1851, Zend Avesta ou sur les choses du ciel et de l'au-delà envisagées du point de vue de l'observation de la nature . Le titre est emprunté aux livres sacrés de la Perse antique et Zend Avesta veut dire " parole de vie " Il y développe l'idée que la terre est un être vivant qui possède une âme et engendre toute vie. L'âme humaine participe de cette totalité, ce qui amène Fechner à aller jusqu'au bout de son monisme et à affirmer que le monde physique et le monde psychique sont les deux faces d'une même réalité, et que leur différence n'est qu'une différence de point de vue.
-La doctrine de Fechner admet qu’il existe un lien entre le monde physique et le monde sensoriel, son but est de trouver le rapport entre les deux. On parle de parallélisme psychophysiologique, sans aucun lien de causalité entre âme et corps.
-Fechner étudia le nombre d’or chez la représentation du rectangle chez l’homme
-« Anatomie comparée des anges », « psychophysics », « la question de l’âme », « le petit livre de la vie après la mort », « nanna ou l’âme des plante », « Zend Avest ou sur les choses du ciel et de l’au-delà envisagée du point de vue de l’observation de la nature », « recherche d’esthétique expérimentale »
-Il devint aveugle à force de regarder le soleil lors d’expérience perceptive avec ses étudiants.
-Fechner inspiré de Weber trouva sa loi par une illumination matinale de 1850.
-Quelques Idées pour l’histoire de la création et de l’évolution des organismes où Fechner y pose un "principe de la tendance à la stabilité" destiné à rendre compte de la finalité chez les êtres vivants en réponse à la théorie de Darwin.
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Loi psychophysiqueDémarche de Fechner :1. La variation de sensation juste perceptible (JND) reste constante tout le long du continuum sensoriel considéré.. Cet écart est noté ∆S et est proportionnel au rapport de Weber :
∆S = a. ∆I/I2. La sensation S et l’intensité I du stimulus sont des variables mathématiques continues. Les variations ∆S et ∆I sont des éléments différentiels (au sens mathématique) noté alors dS et dI.
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- Démarche 1.: Cad, l’échelle de sensation a une graduation d’intervalles constants.
- Rappelons qu’une équation différentielle est résolue après intégration.
- « la sensation varie comme le logarithme de l'excitation»
- L'intensité d'un son en décibel est par définition : NdB = 10 log( I / I0 ) Avec I0 = 10-12 W/m² et log représente le logarithme décimal.
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Loi psychophysique
MAIS: Cette loi n’est vérifiée que de manière partielle car la loi de Bouger-Weber n’est valide que pour les valeurs moyennes du stimuli et le fait que le JND soit constant le long du continuumsensoriel n’est qu’un postulat.
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- En ordonnée, nous avons le continuum sensoriel. En abscisse, nous avons le niveau du stimulus ou son logarithme (qui a pour avantage d’avoir une représentation linéaire).
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Définition psychophysiqueLoi de Stevens :Stevens (1906-1973) (Psychophysiologue américain )
S = b.Iα
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Stevens utilise deux types de méthodes: les échelles de catégories, consistent à intercaler entre deux stimuli un stimulus intermédiaire tel que les différences paraissent égales. Les échelles d’estimation directe des grandeurs exigent du sujet une estimation du rapport entre deux stimuli présentés: un nombre est associé arbitrairement au premier stimulus, 10 par exemple, et le sujet doit fournir un nombre exprimant, relativement à 10, le rapport qu’a pour lui l’intensité du second stimulus par rapport à celle du premier.
Pour diverses dimensions sensorielles, l’échelle obtenue par la méthode des catégories ne coïncide pas avec l’échelle fournie par l’estimatio n directe , et ces deux échelles diffèrent elles-mêmes de celles que l’on obtient en cumulant les échelons différentiels selon la méthode de Fechner. La figure 1 le montre pour la dimension d’intensité d’un son. Les deux premières échelles ont une pente moins forte que la dernière pour les sons peu intenses et une pente plus forte pour les sons plus intenses.
À partir des estimations directes de grandeurs, Stevens développe une conception qui repose sur la distinction entre deux types de dimensions sensorie lles . Les dimensions pour lesquelles les différences perçues comportent un changement du siège de l’excitation au niveau physiologique (comme la hauteur d’un son, la tonalité chromatique) obéiraient au postulat de Fechner: les échelons différentiels sont subjectivement égaux et la sensation est une fonction logarithmique de l’excitation. Les dimensions pour lesquelles les différences perçues relèvent d’une modification additive de l’excitation (comme l’intensité sonore) obéiraient à une fonction puissance de la forme Q = k Sn , où Q est la sensation, S le stimulus, k une constante qui dépend de l’unité de mesure et n l’exposant qui varie selon la dimension considérée et donne la pente de la courbe.
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Loi psychophysiqueReprise de la loi de Fechner, mais en postulant que le JND n’estpas constant mais est proportionnel à la valeur de la sensation par rapport à la valeur à laquelle il est évalué. C'est-à-dire que l’échelle sensorielle comporterait des graduations de plus en plus espacées.
∆S = h.S
S = b.Iα
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- Donc, la sensation varie selon une fonction puissance de l’intensité du stimulus. L’exposant alpha est caractéristique du continuum sensoriel considéré ; La valeur de α =1 correspond à une simple relation entre stimulation et sensation. La sensation croit plus vite que le stimulus lorsque α>1 et moins vite si α <1 dans ce cas on retrouve la loi de Fechner.
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Loi psychophysiqueLoi de Stevens :
S = b.Iα
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- Donc, la sensation varie selon une fonction puissance de l’intensité du stimulus. L’exposant alpha est caractéristique du continuum sensoriel considéré ; La valeur de α =1 correspond à une simple relation linéaire entre stimulation et sensation. La sensation croit plus vite que le stimulus lorsque α>1 et moins vite si α <1 dans ce cas on retrouve la loi de Fechner.
- Ici l’emploi d’une échelle log-log renvoit une représentation linéaire entre sti-sensation
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Loi psychophysiquePsychophysique subjective de Stevens :Pour évaluer les sensations, Stevens demandait au sujet de noter sur une échelle numérique la sensation ressentie
Exemple de α :- Sensibilité à un stimulus électrique sur la peau: 3,5- Sensibilité de la masse soupesée: 1,6- Luminosité: 0,3- Sonie d’un son de 1000Hz: 0,7
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- Méthode a priori peu fiable mais c’est faux: il y a une grande réplicabilité des réponses intra- et intersujet (si bcp de sujet) pour les mesures sensorielles. La seule précaution c’est que pour chaque mesure les sujets partent du même niveau de référence.
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Définition psychophysiqueWilhelm WUNDT (1832-1920) (physiologiste et médecin allemand de Leipzig)
Père de la psychologie expérimentale: l’organisme vivant suit les lois de la physique (opposition au vitalisme)
Fondateur du premier laboratoire de psychologie expérimentale (1897) à Leipzig.
Méthode: l’introspection. Le sujet décrit ces sensations face à des stimulations simples.
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Définition psychophysiqueTemps de réaction: repose sur l’hypothèse d’un parallélisme psychophysiologique « Puisque l’on mesure n’est jamais que la durée d’un processus nerveux dont une partie est supposé coïncider avec la durée d’un phénomène psychologique » Bréhier.
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Modèle de chronoscope développé par Wundt
