قانون

قانون فيبر-فيشنر

Weber-Fechner law posits that the perceived intensity of a stimulus is proportional to the logarithm of its actual intensity.
2 مقالات ذات صلة · 4 صيغ

الوصف

في القرن التاسع عشر، كانت الفيزياء النفسية في بداياتها. قام إرنست هاينريش فيبر، عالم التشريح والفيزيولوجيا الألماني، بتجارب على الأثقال: حيث قارن المشاركون معصوبو الأعين أوزانًا مختلفة. واستنتج قاعدة: نسبة الزيادة الطفيفة الملحوظة في الوزن إلى الوزن الأصلي هي قيمة ثابتة. لاحقًا، صاغ غوستاف تيودور فيشنر، الفيلسوف والفيزيائي، هذا رياضيًا: S = k log I، حيث S هي شدة الإحساس، وI هي شدة المنبه، وk ثابت. وهكذا وُلد قانون فيبر-فيشنر. وقد أوضح لماذا نميز شمعة واحدة على خلفية 10 شمعات، ولكن ليس على خلفية 1000 شمعة. ينطبق القانون على البصر والسمع والتذوق، ولكن مع تحفظات: فعند المنبهات الضعيفة جدًا أو القوية جدًا تختل هذه التناسبية.

التاريخ

نشر إرنست هاينريش فيبر، الفيزيولوجي الألماني، عام 1834 بحثًا بعنوان «De tactu» وصف فيه تجارب تمييز الأوزان. واكتشف أن أقل فرق ملحوظ في الوزن يساوي حوالي 1/30 من الوزن الأصلي. ثم وسّع المبدأ ليشمل البصر والسمع. وفي عام 1860، قام غوستاف فيشنر، تلميذ فيبر، في كتابه «عناصر الفيزياء النفسية» بصياغة القانون رياضيًا، وأدخل المقياس اللوغاريتمي للأحاسيس. يُعتبر فيشنر مؤسس الفيزياء النفسية. وقد حفز القانون تطور علم النفس التجريبي وفيزيولوجيا الحواس.

كيف يعمل

يُستخدم القانون في تصميم أجهزة الصوت (مقياس الديسيبل)، وفي هندسة العوامل البشرية (القوة على الدواسات)، وفي صناعة الأغذية (إدراك الحلاوة). حدود التطبيق: يختل قانون فيبر عند الشدات المنخفضة جدًا (قرب العتبة) والعالية جدًا (عتبة الألم)؛ وفي كثير من الحواس تكون دالة القوة لستيفنز S = k Iⁿ أكثر دقة.

في التطبيق

في تقنيات الصوت: يُضبط مستوى الصوت بمقياس لوغاريتمي، لأن الأذن تدرك تغير الصوت بوحدات نسبية وليست مطلقة.

حقيقة طريفة

كان فيشنر صوفيًا يعتقد أن كل شيء في الكون له روح. واعتبر قانونه الفيزيائي النفسي جسرًا بين المادة والروح — دليلًا رياضيًا على ارتباط الجسد بالوعي.

Concept graph →

صيغ

$$I = I_0 e^{-\sigma n x}$$
Intensity decreases exponentially with absorber column density.
ما في الصيغة
IمتغيرTransmitted intensity — الشدة watt per square metre
I_0متغيرIncident intensity — الشدة watt per square metre
σمتغيرAbsorption cross-section per absorber — مقطع عرضي square metre
nمتغيرNumber density of absorbers — number density per cubic metre
xمتغيرPath length through the medium — طول metre
\phi=\phi_0e^{-σ(e)n_ax},\quadx=\int_0^lρ(l)dl · 2607.02644
$$\Gamma = A e^{-E_a/k_B T}$$
Reaction rate depends exponentially on activation energy.
ما في الصيغة
\GammaمتغيرReaction rate — معدل التفاعل per second
E_aمتغيرActivation energy — طاقة joule
TمتغيرAbsolute temperature — درجة الحرارة kelvin
AثابتFrequency factor, related to collision frequency and steric effects — pre exponential factor = material-dependent per second
k_BثابتRelates temperature to energy — ثابت بولتزمان = 1.380649e-23 joule per kelvin
e^{-E_a/k_B T}مؤثرExponential decay with inverse temperature — exponential
γ=c(g)e^{-q(g)/h^2} · 2607.01994
$$J = -D \frac{\partial c}{\partial x}$$
Diffusive flux is proportional to concentration gradient.
ما في الصيغة
JمتغيرDiffusive flux (amount per unit area per unit time) — diffusive flux mole per square metre per second
cمتغيرConcentration of the diffusing species — تركيز mole per cubic metre
xمتغيرSpatial coordinate along the diffusion direction — موضع metre
DثابتMaterial-specific proportionality constant relating flux to concentration gradient — معامل الانتشار = varies square metre per second
∂/∂xمؤثرPartial derivative with respect to position — مشتقة جزئية
f=4πrds_{\infty} · 2607.06366
$$\mathrm{Bi} = \frac{\sigma_y}{\sigma_{\text{prop}}}$$
Bingham number compares yield stress to propulsion stress.
ما في الصيغة
BiمتغيرBingham number — bingham number
σ_yمتغيرYield stress of the material — yield stress pascal
σ_propمتغيرCharacteristic propulsion stress — propulsion stress pascal
{bi}=\frac{σ_y}{σ_{{prop}}} · 2607.10734

مقالات ذات صلة · 2

بوزيترونات تُقلَب على أعقابها
الضوء الساقط على المادة عادةً ما يتشتت أو يسخّنها. لكن إذا كانت الفوتونات كثيرة جدًا وطاقتها عالية جدًا، يمكن لكمّين من الضوء أن يتصادما ويختفيا، وبدلاً منهما يظهر جسيمان: إلكترون ونقيضه البوزيترون. هذه العملية، التي تنبأ بها العلماء منذ عام 1934، لم يُتمكن حتى الآن من إعادة إنتاجها في المختبر باستخدام فوتونات حقيقية.
بوصلة كمومية في ذرة غبار
الجسيم المحاصر في مصيدة ضوئية يتصرف مثل كرة على زنبرك: ادفعها فتهتز. إذا ضغطت الزنبرك فجأة، تتجمد الكرة للحظة في أدنى نقطة لها، حيث يكون موضعها معروفًا بدقة أكبر. هذه اللحظة بالذات استغلها الفيزيائيون لتحويل الجسيم النانوي إلى مقياس تسارع فائق الحساسية.