闪光融合频率实验探究

一、目的及意义

一个频率较低的闪光刺激会产生忽明忽暗的感觉，称为光的闪烁。随着光的频率不断增加，闪烁感觉就会逐渐消失，最后变成一个稳定的光，称为光的融合。感到光的融合时闪光的最低频率和感到光闪烁时闪光的最高频率的平均数叫作闪光融合临界频率，可简称为eff，其单位是Hz。

视敏度是眼睛的一种基本功能，可作为视觉疲劳及精神疲劳的一种指标。不同状态的人，闪光融合频率的差异较大。闪光融合频率越高，表示大脑意识水准也越高。人体疲劳时，闪光融合频率降低。因此，测定人的闪光融合频率是测量人体疲劳的一种常用方法。一般常用闪光融合频率的日间和周间变化率作为疲劳指标。

本实验的目的：

（1）通过测量闪光融合临界频率，确定辨别闪光能力的水平，即视觉时间的视敏度。

（2）检验闪光的色调、闪光强度、亮黑比以及背景光的强度发生变化时对闪光融合临界频率的影响。

二、实验原理

分别改变色调、闪光强度、亮黑比以及背景光的强度，测试不同参数变化下对闪光融合临界频率的影响。实验用红、黄、绿三种颜色分别测得闪光融合临界频率值，确定辨别闪光能力的水平。亮点闪烁频率范围为8～50Hz；亮点颜色为红、黄、绿；亮点直径为2mm；亮点观察距离为300mm；背景光白色，强度三挡可调；亮黑比1∶3、1∶1、3∶1三挡；亮点光强度为七挡，最强光为1mlm。

三、实验仪器

采用BD—Ⅱ—118型闪光融合频率计（又称亮点闪烁仪，如图3-13）。该仪器的组成有：

被试观察部分由一个观察筒、两个调节亮点闪烁频率的调频按钮（“调频＋”与“调频－”）和一个“选色”旋钮组成；主试操作面板上方有亮点闪烁频率的三位数字显示，在面板下部从左边分别是闪光亮点“强度”、亮点“亮黑比”“背景光”亮度三个旋钮。

图3-13 闪光融合频率计

该仪器的主要技术指标有：

（1）亮点闪烁频率：4.0～60.0Hz，0.1Hz分挡可调，三位数字显示，误差小于0.1Hz；

（2）亮点颜色：红、黄、绿、蓝、白5种可选；亮点直径φ2mm；

（3）亮点观察距离：约500mm；

（4）背景光：白色，强度分四挡（1、1/4、1/16与全黑）可调；

（5）亮点波形：方形；

（6）亮点闪烁亮黑比：1∶3，1∶1，3∶1三挡；

（7）亮点光强度七挡：1，1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/64。

四、实验步骤

（1）接通电源，电源开关在仪器的左前侧。初始的亮点闪烁频率为10.0Hz。(www.xing528.com)

（2）被试双眼紧贴观测筒，观察位于视觉中央的亮点。

（3）先将背景光的强度、亮点的光强、亮黑比以及亮点的颜色都选择固定在所需位置上，然后再测定亮点闪烁的临界频率。

（4）在测定闪烁临界频率时，频率的快慢都由被试调节。仪器右侧有红、绿两个按键，分别表示频率的增加（＋）与降低（－）。每按下红键一次，增加闪光频率0.1Hz，如按下几秒不松开，则频率会自动快速增加；同样的方法，按下绿键闪光频率降低。调节过程中亮点闪烁实时变化。频率调节范围为4.0～60.0Hz。

（5）当被试开始观察时看不到亮点在闪烁，则通过降低闪烁频率，刚刚见到闪烁时立即停止，记下这时显示的闪烁频率；如果开始时能见到亮点在闪烁，则将频率调快，刚刚看起来不闪烁（融合）时立即停止调节，记下其频率。在融合点附近可以反复测试，得出平均值。

（6）如检测亮点不同颜色的闪烁临界频率，则转动亮点“选色”旋钮，选定一种颜色。

（7）如检验亮点强度对闪烁临界频率的影响，则其他条件保持不变，在各种光强下测定闪烁临界频率。检验其他条件对闪烁临界频率的影响时亦仿此。

五、实验数据记录

将实验结果记入表3-12～表3-14。

（1）确定背景光强为1，亮黑比为1∶3，亮点光强度为1，改变颜色，从感到光闪烁调制到光的融合即稳定。

表3-12 不同颜色的闪烁临界频率

（2）确定背景光强为1，亮黑比为1∶3，改变光强度。调制光闪即闪烁。

表3-13 不同光强度下的闪烁临界频率

（3）确定背景光强为，亮黑比为1∶1，改变光强度。

表3-14 不同光强度下的闪烁临界频率

六、注意事项

（1）接通电源并打开电源开关后，若频率表不显示，则是电源没有接通，应首先检查电源插头、电源线、保险管和电源开关以及＋5V稳压电源部分。

（2）仪器应放在干燥通风处。

（3）仪器长时间不用时，应每三个月连续加电4h以上，当空气湿度较大时应每月连续加电4h以上。

七、思考题

（1）你认为被试的闪光融合临界频率值与视力好坏有无关系？为什么？

（2）分析亮点闪烁实验在人机工程学研究中的意义，选择3种不同的职业，分析影响视觉疲劳的因素，提出改进建议。