Name: measuring auditory thresholds with staircase testing
Uploaded: 2023-04-30T06:47:35.000Z
Duration: 6 min 48 s
Channel: JoVE

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Physical Science

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

The Staircase Procedure for Finding a Perceptual Threshold

1. גירויים וציוד
<ol><li>ניסוי זה ידרוש מחשב עם תוכנה ניסיונית בסיסית, כמו גם סט של אוזניות וחדר בדיקה שקט יחסית (הגהת קול אין צורך).</li>
	<li>הגירויים בניסוי יהיו גוונים של תדרים של 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 5 kHz ו 6 kHz. שמיעה אנושית היא הטובה ביותר בטווח תדרים זה.</li>
	<li>במהלך הניסוי, נפח הגוונים יהיה מגוון באופן אדפטיבי בטווח של 1 עד 40 dB, כפי שיהיה ברור בהקשר של העיצוב הניסיוני, על מנת למדוד את הנפח המינימלי הנתפס בכל אחד מששת התדרים.</li>
</ol>2. עיצוב
<ol><li>הניסוי יכלול שישה בלוקים, אחד לכל אחד מששת התדרים. הסיבה לכך היא שסף האדם אינו זהה לכל התדרים. במילים אחרות, הסף יימדד באופן עצמאי עבור כל אחד מששת התדרים. כך ייצר העיצוב הבא שש תוכניות בדיקה.</li>
	<li>תכנת את הניסוי כך שיציג תדר נתון במהלך כל ניסוי.<ol>
<li>בכל ניסוי, המשימה של המשתתף תהיה לדווח אם היא שמעה את הטון שהוצג. השתמש במקש 'Y' כדי לציין תגובות 'כן', ואת מקש 'N' כדי לציין תגובות 'לא'.</li>
		<li>הניסוי תמיד יתחיל בטון נפח נמוך מאוד - אחד כי המשתתף לא צריך לתפוס. תכנת את הטון הראשון שיש נפח של 2 dB שיחק עבור 200 אלפיות שני.</li>
		<li>בכל פעם שתיווצר תגובת 'כן', עוצמת הקול במשפט הבא תופחת בשלב אחד, ובכל פעם שתפיק תגובת 'לא', היא תוגדל בשלב אחד. לפיכך, ניתן לדמיין את העיצוב הניסיוני כתרשים זרימה, כפי שמוצג באיור 1. צלילים תמיד ישוחקו למשך 200 אלפיות השנייה.</li>
		<li>כלול 30 ניסויים בניסוי.</li>
		<li>כדי לשמור על מעורבות חזותית של המשתתף, הצג את המילים 'כן או לא?' על המסך לאחר כל צליל.</li>
		<li>צור שש תוכניות ניסיוניות כאלה, אחת לכל אחד מששת התדרים בין 1 ל-6 קילו-הרץ.</li>
		<li>ודא שהתוכנית מפיקה פלט של עוצמת הצליל המוצגת בכל ניסיון ואת התגובה שהמשתתף סיפק.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig1.jpg"> איור 1. תרשים זרימה לעיצוב ניסוי באמצעות הליך גרם המדרגות השמיעתי. המשפט הראשון תמיד כרוך בטון שהושמע בנפח בלתי נשמע של 2 dB. מכיוון שהמשתתף לא צריך לזהות את הטון הזה, תינתן תגובת 'לא', והנפח בניסוי הבא יוגדל ב- 1 dB (ל- 3 dB). כל ניסיון (כולל ו) לאחר ההנחיה השנייה ממשיך באותה הוראה: אם תגובת 'כן' מסופקת על-ידי המשתתף, הנפח בניסוי הבא מופחת ב- 1 dB. ואם מסופקת תגובת 'לא', הנפח בניסוי הבא גדל ב- 1 dB. ניסוי יכלול 30 ניסויים בתדר.
3. הליך
<ol><li>שים לב שאפשר לבחון אותו בקלות.</li>
	<li>לפני שהמשתתף מעלה את האוזניות, הסבר את ההוראות כדלקמן:<ol>
<li>"ניסוי זה נועד למדוד את סף השמיעה שלך, הצליל הרך או השקט ביותר שאתה יכול לתפוס. בכל ניסיון, המחשב ישמיע צליל דרך האוזניות, וכל שעליך לעשות הוא ללחוץ על מקש 'Y' אם שמעת את הטון, או על מקש 'N' אם לא עשית זאת. זה בסדר ללחוץ על מקש ה-נ'. חלק מהצלונים יהיו רכים מאוד, ואנחנו לא מצפים ממך תמיד לשמוע אותם. פשוט תענה בכנות, ולעשות כמיטב יכולתך. הניסוי כולל שישה בלוקים עם 30 ניסויים כל אחד. כל ששת הבלמים אמורים לקחת רק כעשר דקות, כולל הפסקות בין לבין".</li>
	</ol>
</li>
	<li>כאשר המשתתף מוכן, הפעל את התוכנית הראשונה, זו עבור צליל 1 kHz.</li>
	<li>תוכלו לעזוב את החדר בזמן שהמשתתף משלים את התוכנית. סגרו את הדלת במידת האפשר כדי למזער רעש חיצוני.</li>
	<li>לאחר השלמת הניסוי הראשון, שאל את המשתתף אם יש לה שאלות. תן לה לקחת הפסקה במשך 1-2 דקות, הסרת האוזניות במהלך תקופה זו.</li>
	<li>עכשיו להפעיל את התוכנית עבור צלילי 2 kHz.</li>
	<li>ואז לחזור על 3.4-3.6 עד שכל ששת הצלילים נבדקו.</li>
</ol>4. ניתוח התוצאות
<ol><li>כדי לנתח את התוצאות, הכינו טבלה נפרדת עבור כל אחד מששת הניסויים.</li>
	<li>הטבלה היא הפלט הגולמי מהתוכנית הניסיונית. עליו לכלול את מספר הניסיון, את עוצמת הטון המוצגת ואת התגובה שהמשתתף סיפק. איור 2 מראה כיצד ייראה חלק מהטבלה עבור 10 הניסויים הראשונים בטון של 1 קילו-הרץ.</li>
</ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig2.jpg"> איור 2. מדגם של טבלה הכוללת את התפוקות הנדרשות מניסוי גרם מדרגות שמיעתי. שים לב שהנתונים שדווחו מיועדים לנושא יחיד (שכותרתו נושא #1) ולתדר יחיד (1000 הרץ). הטבלה כוללת שלוש עמודות: מספר הניסיון, נפח הטון המוצג במשפט זה (ב- dB) והתגובה שניתנה על-ידי המשתתף.
<ol start="3"><li>ודא שהתוכנית שלך פועלת כראוי,כלומר,שתגובות 'כן' הובילו לירידה בנפח, וש'אין תגובות' שמייצרות עלייה בנפח.</li>
	<li>עכשיו, לעשות גרף: ציר X צריך להיות מספר הניסיון, וציר Y צריך להתוות את עוצמת הקול המוצג במשפט זה. איור 3 מציג דוגמה.</li>
</ol><img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/10231/10231fig3.jpg"> איור 3. תוצאות מדגם של משתתף יחיד ובטון אחד. הגרף מתווה את עוצמת הקול שהושמעה, ב- dB, כפונקציה של מספר הניסיון עבור כל אחד מ- 30 הניסויים. התבנית העיקרית היא כי המשתתף לא יכול לשמוע שום טון בניסויים הראשונים, לייצר סדרה של תגובות 'לא' ומעורר עלייה בנפח עד לסף השמיעה. בשלב זה, המשתתף נע הלוך ושוב בין תגובות 'לא' ו'כן' המאפשרות לחוקר לזהות את המקום שבו הצלילים הופכים ראשונים לניתן לזיהוי.
<ol start="5"><li>צור גרף כזה עבור כל צליל.</li>
	<li>עכשיו ממוצע יחד את הכרכים שיחקו במהלך עשרת הניסויים האחרונים של הניסוי עבור כל צליל. הערך המתקבל נקרא 'סף אמצעי האחסון'.</li>
	<li>איור 4 הוא דוגמה לסף עוצמת הקול כפונקציה של גובה הצליל.</li>
</ol>

אחד היישומים העיקריים של הליך גרם המדרגות השמיעה הוא להעריך ליקוי שמיעה. מעבר להזדקנות רגילה, ליקויי שמיעה יכולים להיגרם על ידי נזק לאוזן הפנימית, נזק מוחי ומחלות. לעתים קרובות, ליקוי שמיעה משפיע על תדרים מסוימים יותר מאחרים. שיטת גרם המדרגות יכולה לשמש כדי לקבוע אם למישהו יש שמיעה לקויה במיוחד בטווח תדרים צר, מה שמרמז על ליקוי שמיעה שנגרם על ידי יותר מהזדקנות רגילה. איור 6 גרפים של סף שמיעתי עבור לקוי שמיעה בן 60 בהשוואה לגיל 60 ללא ערך. האדם הלקוי סובל מאובדן שמיעה ב 4 ו 5 kHz, כפי שצוין על ידי סף שמיע...

הליך גרם המדרגות למציאת סף תפיסתי

מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
פסיכופיזיקה היא השם של קבוצה של שיטות בפסיכולוגיה תפיסתית שנועדה לקשר את עוצמת הגירויים בפועל לעוצמתם התפיסתית. היבט חשוב אחד של הפסיכופיזיקה כרוך במדידת סף תפיסתי: עד כמה בהיר צריך להיות אור כדי שאדם יוכל לזהות אותו? כמה מעט לחץ המופעל על העור ניתן לגילוי? כמה רך יכול להיות צליל ועדיין להישמע? במילים אחרות, מהן כמויות הגירוי הקטנות ביותר שבני אדם יכולים לחוש? הליך גרם המדרגות הוא טכניקה יעילה לזיהוי הסף התפיסתי של האדם.

וידאו זה ידגים שיטות סטנדרטיות ליישום הליך גרם המדרגות על מנת לזהות את סף השמיעה של אדם, כלומר, את הנפח המינימלי הדרוש כדי טון להיתפס.

מטרת הליך גרם המדרגות היא להביא את המשתתף לנפח שבו הם בקושי יכולים לשמוע את הטון. זה מושג על ידי הצגת סדרה של תגובות 'לא' בניסויים הראשונים. לאחר הפקת תגובת 'כן', המטרה היא לשמור על עוצמת הקול שהושמעה קרוב לזו שעוררה את ה'כן' הראשון. פעולה זו נעשית על-ידי הנמכת עוצמת הקול בכל פעם שניתנת תגובת 'כן'. זה מייצר דפוס שבו הנפח עולה בהתמדה בניסויים הראשונים, ולאחר מכן מישורים, נשאר בטווח צר עד סוף הניסוי, כפי שניתן לראות באיור 3. הנטייה המרכזית של טווח צר זה היא מדד לסף. באיור 3, ברור שהסף מגיע לסביבות 6 dB. דרך נפוצה לחשב את ה...

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
Psychophysics is the name for a set of methods in perceptual psychology designed in ...

ענף אחד של הפסיכולוגיה התפיסתית - פסיכופיזיקה - עוסק בהתייחסות בין גירוי ממשי לעוצמתו הנתפסת. בדיוק כמו רמות ממשיות, ניתן למדוד רמות תפיסתיות: עד כמה אור צריך להיות בהיר כדי שניתן יהיה לצפות בו, או כמה צליל יכול להיות רך כדי שהוא יישמע. לדוגמה, מישהו שממתין להגשת ארוחת הערב עשוי שלא לשמוע שהיא מוכנה אם הוא נמצא בבסיס המדרגות; הם צריכים לטפס כמה מדרגות לפני שהם שומעים משהו, ואולי אפילו עוד כמה כדי לפרש את הצלילים. התאמה דינמית זו היא הרעיון מאחורי הליך גרם המדרגות, שבו ניתן לקבוע באופן אמין את העוצמה המינימלית המובחנת על ידי עלייה או הורדה של כמות הגירוי. סרטון זה מדגים כיצד לתכנן וליישם את הליך גרם המדרגות, במיוחד כדי למדוד את הסף השמיעתי - עוצמת הקול המינימלית הדרושה לתפיסת צליל. בניסוי זה, הצלילים מוצגים באמצעות אוזניות בשישה תדרים או צלילים שונים: 1×6 קילו-הרץ - כולם בטווח השמיעה האנושי. בהתחשב בכך שהספים שלנו אינם זהים בכל התדרים, שישה בלוקים משמשים לבדיקת כל אחד מהם בנפרד. בכל בלוק, התדר מוצג בקצרה במשך 200 אלפיות השנייה בנפחים הנעים בין 2×40 dB. הצליל הראשון מושמע בעוצמה הנמוכה ביותר של 2 dB, רמה שהמשתתף לא אמור לתפוס. אם זה המקרה, עוצמת הקול בניסיון הבא מוגברת בצעד, 1 dB. מצד שני, אם זה מורגש, הנפח יורד באחד. הליך זה חוזר על עצמו במשך 30 ניסיונות - וכתוצאה מכך שינויים דמויי גרם מדרגות בנפח. המשתנה התלוי הוא המשתתפים? בין אם הם שמעו את הטון ובין אם לא. מידע זה משולב לאחר מכן עם נתוני עוצמת הנפח כדי לקבוע את סף הנפח התפיסתי בכל תדר. כדי להתחיל את הניסוי, ברכו את המשתתפים במעבדה ובקשו מהם לשבת בנוחות מול המחשב. הסבירו את הוראות המשימה: בכל ניסוי, המחשב ישמיע צליל דרך האוזניות, ולאחר מכן תתבקשו ללחוץ על מקש 'Y' אם שמעתם את הצליל או על 'N' אם לא. אפשרו למשתתף לשים את האוזניות, התחילו את הניסויים הקשורים לצליל 1 קילו-הרץ, ואז לעזוב את החדר. לאחר השלמת הבלוק הראשון של שישה תדרים, חזור לחדר ובקש מהמשתתף להסיר את האוזניות. ענה על כל שאלה שיש להם ותן להם הפסקה של 2 דקות. כשהזמן נגמר, בקשו מהמשתתף להרכיב את האוזניות בחזרה כדי להתחיל בניסויים הקשורים לצליל הבא. חזור על השלבים עד שכל ששת הצלילים נבדקו. כדי לנתח את התוצאות, צור טבלת נתונים נפרדת עבור כל אחד מהצלילים שנבדקו, עם עמודה למספר הניסיון, רמת עוצמת הקול ותגובות המשתתף. במהלך הניסויים הראשונים, ודא שהם הגיבו בסדרה של לא?, מה שמצביע על כך שהצלילים לא היו נשמעים בהתחלה, מה שאמור היה לעודד הגברת עוצמת הקול עד שהגיעו לסף השמיעה. לאחר האימות, גרף את עוצמת הקול המושמעת בכל ניסיון של כל בלוק כפי שמוצג כאן עבור 1 קילו-הרץ. כאשר הגיעו לסף השמיעה, שימו לב שהמשתתף נע קדימה ואחורה בין תשובות 'לא' ו'כן', מה שמאפשר לזהות אילו צלילים הפכו לראשונים לניתנים לגילוי. המגמה המרכזית של תחום צר זה היא מדד הסף. כדי לחשב את סף עוצמת הקול בכל צליל, ממוצע את 10 הניסיונות האחרונים של כל בלוק ושרטט גרף של התוצאות. שימו לב כיצד זה נטה לעלות ככל שהתדירות גדלה; במילים אחרות, צלילים נמוכים היו קלים יותר לשמיעה מאשר צלילים גבוהים, וזה נובע מתכונות הרטט של החוטים ועצמות האוזן. כעת, כשאתם מכירים את השיטה היעילה הזו למציאת סף תפיסתי, בואו נסתכל כיצד משתמשים בה כדי לבחון ירידה חושית בהזדקנות נורמלית ובחשיפה לביצועים רועשים. נוהל גרם המדרגות שימש חוקרים כדי לבחון כיצד סף השמיעה משתנה ככל שבני אדם מזדקנים. באופן כללי, הם מצאו שסף הנפח גדל ככל שאנשים מתבגרים. כלומר, עבור אנשים בני 60, צליל בתדר גבוה צריך להיות חזק פי ארבעה ממה שהוא יישמע על ידי אנשים בני 20. באמצעות שיטות דומות, החוקרים השוו גם את סף עוצמת הקול של אנשים עם שמיעה תקינה לאלה עם ליקויים כדי לזהות את אופי הליקויים. תדרים ספציפיים הושפעו, כגון ב-4 ו-5 קילו-הרץ, בעוד שאחרים היו תקינים, מה שמרמז על כך שמחלה או נזק הם הגורם, ולא הזדקנות. בנוסף, ניתן להשתמש בגישה כדי להעריך את ההשלכות של סוגים שונים של חוויות על מערכת השמיעה. לדוגמה, מחקרים השתמשו בגישת סף כדי להעריך את ההשפעות של שמיעת מוזיקת הבי מטאל רועשת במהלך קונצרט. כאשר החוקרים בדקו אנשים רגע לפני השתתפות בקונצרט, וחצי שעה לאחר מכן, הם גילו שההבי מטאל העלה את סף עוצמת הקול לצלילים. לפיכך, מוזיקת רוק יכולה לגרום לך לכבדי שמיעה! זה עתה צפיתם בסרטון של JoVE על הליך גרם המדרגות. עכשיו אתה צריך להבין היטב כיצד לעצב משימת סף תפיסתית ולהריץ את הניסוי, כמו גם לנתח ולהעריך את התוצאות. תודה שצפית!

Education

JoVE Science Education

Psychology

פסיכולוגיה

Sensation and Perception

תחושה ותפיסה

measuring auditory thresholds with staircase testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard.

The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s response. The method helps identify when a signal first becomes detectable.

This demonstration uses hearing as the example and measures auditory threshold. Auditory threshold is the minimum volume needed for a tone to be perceived. The standard staircase procedure shown here provides a clear way to test that threshold in perceptual psychology.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

measuring-auditory-thresholds-with-staircase-testing

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Measuring Visual Attention with Cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face Recognition and Upside-Down Faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

Learn how psychophysics uses the staircase procedure to measure perceptual thresholds, including the minimum volume needed to hear a tone.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing | JoVE K12

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

Jonathan Flombaum

Overview

Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Travelling Waves

A wave is a disturbance that propagates from its source, repeating itself periodically, and is typically associated with simple harmonic motion. ...

Wave Parameters

The simplest mechanical waves are associated with simple harmonic motion and repeat themselves for several cycles. These simple harmonic waves can be ...

Equations of Wave Motion

Mathematically, the motion of a wave can be studied using a wavefunction. Consider a string oscillating up and down in simple harmonic motion, having a ...

Graphing the Wave Function

Consider the wave equation for a sinusoidal wave moving in the positive x-direction. The wave equation is a function of both position and time. From the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14721.jpg

Velocity and Acceleration of a Wave

A wave propagates through a medium with a constant speed, known as a wave velocity. It is different from the speed of the particles of the medium, which ...

Speed of a Transverse Wave

The speed of a wave depends on the characteristics of the medium. For example, in the case of a guitar, the strings vibrate to produce the sound. The ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14722.jpg

problem-solving-tuning-of-a-guitar-string

Problem-Solving: Tuning of a Guitar String

In the case of stringed instruments like the guitar, the elastic property that determines the speed of the sound produced is its linear mass density or ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14744.jpg

Kinetic and Potential Energy of a Wave

All forms of waves carry energy; this is directly visualized in nature. For instance, the waves of earthquakes are so intense that they can shake huge ...

Energy and Power of a Wave

The total energy associated with a wavelength is the sum of the potential energy and the kinetic energy. The average rate of energy transfer associated ...

Interference and Superposition of Waves

When two waves of the same nature occur in the same region simultaneously, they result in interference. Interference of waves implies that the net effect ...

Reflection of Waves

When a wave travels from one medium to another, it gets reflected at the boundary of the second medium. A common example of this is when a person yells at ...

Propagation of Waves

When a wave propagates from one medium to another, part of it may get reflected in the first medium, and part of it may get transmitted to the second ...

Standing Waves

Sometimes waves do not seem to move; rather, they just vibrate in place. Unmoving waves can be seen on the surface of a glass of milk kept in a ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12783.jpg

Modes of Standing Waves - I

A close look at earthquakes provides evidence for the conditions appropriate for resonance, standing waves, and constructive and destructive interference. ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12784.jpg

Modes of Standing Waves: II

The starting point for expressing the modes of standing waves is understanding the boundary conditions that the waves must follow. The boundary conditions ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14723.jpg

Sound Waves

Sound waves can be thought of as fluctuations in the pressure of a medium through which they propagate. Since the pressure also makes the medium&#39;s ...

Sound as Pressure Waves

Sound waves, which are longitudinal waves, can be modeled as the displacement amplitude varying as a function of the spatial and temporal coordinates. As ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14724.jpg

Perception of Sound Waves

The human ear is not equally sensitive to all frequencies in the audible range. It may perceive sound waves with the same pressure but different ...

Speed of Sound in Solids and Liquids

Most solids and liquids are incompressible&#8212;their densities remain constant throughout. In the presence of an external force, the molecules tend to ...

Speed of Sound in Gases

The speed of sound in a gaseous medium depends on various factors. Since gases constitute molecules that are free to move, they are highly compressible. ...

Shock Waves

While deriving the Doppler formula for the observed frequency of a sound wave, it is assumed that the speed of sound in the medium is greater than the ...

Echo

The human ear cannot distinguish between two sources of sound if they happen to reach within a specific time interval, typically 0.1 seconds apart. More ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14729.jpg

Use mathematical representations to support a claim regarding relationships among the period, frequency, wavelength, and speed of waves traveling and transferring energy (amplitude, frequency) in various media.

HS-PS4-1.

Using GIS to Investigate Urban Forestry

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Urban forests broadly include urban parks, street trees, landscaped ...

Evaluate questions about the advantages of using a digital transmission and storage of information.

HS-PS4-2.

concept-of-resonance-and-its-characteristics

Concept of Resonance and its Characteristics

If a driven oscillator needs to resonate at a specific frequency, then very light damping is required. An example of light damping includes playing piano ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/12772.jpg

Sound Waves: Resonance

Resonance is produced depending on the boundary conditions imposed on a wave. Resonance can be produced in a string under tension with symmetrical ...

Sound Waves: Interference

Sound waves can be modeled either as longitudinal waves, wherein the molecules of the medium oscillate around an equilibrium position, or as pressure ...

Interference: Path Lengths

Consider two sources of sound, that may or may not be in phase, emitting waves at a single frequency, and consider the frequencies to be the same.
Two ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14727.jpg

The Wave Nature of Light

The nature of light has been a subject of inquiry since antiquity. In the seventeenth century, Isaac Newton performed experiments with lenses and prisms ...

The Electromagnetic Spectrum

The electromagnetic spectrum consists of all the types of electromagnetic radiation arranged according to their frequency and wavelength. Each of the ...

The Quantum-Mechanical Model of an Atom

Shortly after de Broglie published his ideas that the electron in a hydrogen atom could be better thought of as being a circular standing wave instead of ...

Quantum Numbers

It is said that the energy of an electron in an atom is quantized; that is, it can be equal only to certain specific values and can jump from one energy ...

Interference and Diffraction

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Interference and diffraction ...

Photoelectric Effect

Source: Yong P. Chen, PhD, Department of Physics &#38;&#38; Astronomy, College of Science, Purdue University, West Lafayette, IN
Photoelectric effect ...

Reflection and Refraction

Source: Derek Wilson,&#160;Asantha Cooray, PhD, Department of Physics &#38; Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA
...

Evaluate the claims, evidence, and reasoning behind the idea that electromagnetic radiation can be described either by a wave model or a particle model (quantum theory), and that for some situations one model is more useful than the other.

HS-PS4-3.

Electric Charge in a Magnetic Field

Source: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA
This experiment duplicates J.J. Thomson's famous experiment at the end of ...

Electromagnetic Fields

Electric fields generated by static charges, often referred to as electrostatic fields, are characteristically different from electric fields created by ...

Electromagnetic Waves

James Clerk Maxwell formulated a single theory combining all the electric and magnetic effects scientists knew during that time, calling the phenomena his ...

Electromagnetic waves are categorized according to their wavelengths and frequencies, giving the electromagnetic spectrum. These waves are classified as ...

Plane Electromagnetic Waves I

The existence of combined electric and magnetic fields that propagate through space as electromagnetic (EM) waves is the most significant prediction of ...

Plane Electromagnetic Waves II

Consider a plane wavefront traveling in position x-direction with a constant speed. This wavefront can be utilized to obtain the relationship between ...

propagation-speed-of-electromagnetic-waves

Propagation Speed of Electromagnetic Waves

Electromagnetic waves are consistent with Ampere&#39;s law. Assuming there is no conduction current Ampere&#39;s law is given as:


Consider a plane ...

Electromagnetic Waves in Matter

Electromagnetic waves can travel in the vacuum as well as in matter. For example light, which is an electromagnetic wave, can travel through air, water, ...

Energy Carried By Electromagnetic Waves

Anyone who has used a microwave oven knows there is energy in electromagnetic waves. Sometimes, this energy is obvious, such as in the summer sun&#39;s ...

Intensity Of Electromagnetic Waves

The energy transport per unit area per unit time, or the Poynting vector, gives the energy flux of an electromagnetic wave at any specific time. For a ...

Momentum And Radiation Pressure

An object absorbing an electromagnetic wave would experience a force in the direction of propagation of the wave. This force occurs because ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging

Source: Frederick W. Damen and Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana
In this video, high ...

an-introduction-to-drosophila-melanogaster

An Introduction to Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster, also known as the fruit fly, is a powerful model organism widely used in biological research that has made significant ...

an-introduction-to-the-zebrafish-danio-rerio

An Introduction to the Zebrafish: Danio rerio

Zebrafish (Danio rerio) are small freshwater fish that are used as model organisms for biomedical research. The many strengths of these fish include their ...

Evaluate the validity and reliability of claims in published materials of the effects that different frequencies of electromagnetic radiation have when absorbed by matter.

HS-PS4-4.

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards