Para lentes de cámara, ¿por qué una distancia focal más larga (por ejemplo, 200 mm) no necesariamente significa una apertura menor (por ejemplo, f / 30)?

Estoy de acuerdo con Iain y Greg. Aquí hay un poco más de información. Miré las lentes (D) SLR disponibles para cámaras Nikon en el sitio web de B&H Photo. Este es un gráfico del ancho de apertura frente a la longitud focal para 110 lentes diferentes. El color del punto indica la parada f

Con estas lentes que están destinadas principalmente a profesionales, el ancho de apertura aumenta con la longitud focal de hasta aproximadamente 400 mm. Se despliega en ese punto porque una lente de 800 mm f / 2.8 sería difícil de transportar. Estás comenzando a meterte en telescopios astronómicos de baja potencia en ese punto. Una vez fui un gopher para un fotógrafo SI en un juego de la NFL. Llevé la película (esto era 1999) y la cámara de respaldo que tenía una lente de 400 mm f / 2.8. Esta es una lente grande y pesada. También costó alrededor de $ 12,000.

Si miramos lentes de aficionado, la trama se aplanaría mucho antes.

Debido a que las lentes largas generalmente se usan para la vida silvestre, deportes u otras fotografías de acción donde la velocidad y una profundidad de campo baja para aislar al sujeto del fondo son importantes. No mucha gente está tomando paisajes con una lente de 200 mm. Debido a esto, los fabricantes fabrican lentes que se ajustan a ese perfil, con la mayor apertura posible.

Como Greg Lehey dijo en su respuesta, el número de apertura (número f) es una relación de la distancia focal al diámetro de la apertura. Entonces, a medida que las lentes se alargan, la lente también debe ensancharse para ajustarse a una apertura equivalente. Sin embargo, las lentes no se pueden ensanchar infinitamente porque deben ajustarse dentro de ciertos límites para que no se bloqueen con el prisma o varios controles en el cuerpo de la cámara. Por lo tanto, es mucho más difícil hacer lentes largos con aperturas muy grandes (mejor que f / 4). Es por eso que una lente de 70–200 mm f / 2.8 cuesta casi el doble que la lente de 70–200 mm f / 4.

La distancia focal determina el campo de visión para un sensor específico. La apertura es la relación de la distancia focal a la apertura en el diafragma. Entonces, si una lente de 200 mm tiene un diafragma de 50 mm de diámetro, es f / 4 (200/50). Una lente de 400 mm con el mismo diámetro de diafragma sería f / 8 (400/50). Cuanto más larga sea la distancia focal, más vidrio necesitará para el mismo número f.

He tenido varios comentarios (leer y disfrutar). Para resumir:

Esta descripción realmente se aplica solo a una “lente delgada”, una lente simple con un solo elemento y un grosor insignificante. Las lentes modernas no son así, y las cosas pueden complicarse bastante. En particular, el concepto de apertura se reemplaza por una pupila de entrada. Sin embargo, para los propósitos actuales, mi explicación es suficiente y tiene la ventaja de no depender de un diseño de lente específico.

La apertura más pequeña posible depende de tres cosas: las restricciones físicas (¿cómo se construye un diafragma que puede variar en tamaño de, digamos, 25 mm a, digamos, 0.03 mm?), Difracción (que reduce la calidad de la imagen para aperturas pequeñas) y exposición (las aberturas pequeñas necesitan más luz).

Por ejemplo, la regla general que usamos antes de que los medidores de luz se volvieran comunes: a pleno sol, se toma una foto a una velocidad de obturación de f / 16 y 1 / ISO, generalmente 1/100 s en la actualidad. En f / 32, eso es 1/25 s. En f / 64, es 1/6 s. Realmente no necesitas ir más allá.

Los diafragmas del mundo real van submilimétricos. Tengo una lente ojo de pez (8 mm) con una apertura mínima f / 22, que corresponde a unos 0,35 mm. Las consideraciones de diseño de la lente pueden cambiar esto ligeramente, pero sigue siendo muy pequeña.