[照相机原理]什么是焦距

什么是焦距。我们在前面的讨论中所涉及的镜头速度只是所有镜头的一个特性，镜头的另一个特性就是焦距。镜头的焦距基本上就是从镜头的中心点到形成清晰影像胶片平面或数码CCD之间的距离。

镜头的焦距决定了该镜头拍摄的被摄体在胶片上所形成影像的大小，假设以相同的距离面对同一被摄体进行拍摄，那么镜头的焦距越长，则被摄体在胶片上所形成的影像的放大分辨率就越大。

例如，使用100mm镜头所拍摄的影像，其高度和宽度都 是在同一架照相机上使用50mm镜对所拍摄影像的2倍；400mm镜头产生影像高度和宽度和100mm镜头的4倍，等等。

定焦镜头(相对于后面将介绍的变焦镜头而言)都具有由其光学系统所决定的确定的焦距。确切的讲，从镜头的中心到聚焦于无穷远处时，投射在胶片平面上的清晰影像之间距离的测量值就决定了焦距的长度。这里所说的无穷远是指聚焦非常远的被摄体（比如地平线）时镜头的距离设定值。

镜头的焦距可以以英寸(in)、厘米(cm)、或毫米(mm)为其计量单位。在本课程中，我们使用毫米作为镜头焦距的单位。25mm约等于1英寸。所以，50mm镜头大约是2英寸镜头，100毫米差不多与4英寸镜头是一样的。如下图所示，一般情况下焦距越长，镜头筒越长。

下图中的两只镜头，二者具有相同的焦距，都是135mm。但是其中一只镜头的最大光圈是f/3.5，而另一只则可以开到f/1.8。为了接纳更多的光线，f/1.8镜头具有更大的直径。

光圈和焦距的关系是什么。
我们已经知道，进入照相机的光量是由镜头的圆孔---光圈所控制，较大的光圈可以比较小的光圈接纳更多的光线。

我们通过简单测量光圈的直径就能够确定镜头聚集光线的能力。在天文学中，通常也是使用这种方法对望远镜进行比较。3英寸望远镜就是具有直径为3英寸的聚光透镜，4英寸望远镜就是具有直径为4英寸的聚光透镜。

但是在摄影中，我们不能仅仅对进入照相机的光量多少感兴趣，我们真正关心的是到达胶片或CCD的光量究竟是多少。这将部分取决于镜头至胶片的距离长短。

镜头距胶片或CCD越近，到达胶片或CCD的光线越强，反之，镜头距胶片越远，则到达胶片的光线越弱。这是简单的常识。距你的脸部几英寸的闪兴灯所发出的炫目闪光，与1英里远的同一闪光灯所投射出的微弱发光相比，哪个看上去更明亮？

现在让我们把人们所共有的这种感觉用于照相机，对于两只不同的镜头，只要其光圈相同，进入照相机的光量必然相同，如果两只镜头距胶片的距离也相同，那么到达胶片的光量必然也相同，但是，如果一只镜头比另外一只镜头距胶片更近，结果会怎样呢？

正像我们在上图中所看到的镜头图片，短焦距镜头的长度相对于长焦距镜头的长度要短一些，由于短焦距镜头的长度比较短，这也就意味着它距胶片比较近。如果距胶片比较近，那么它与长焦距镜头相比就会让更多的光线到达胶片。

因此，改变到达胶片光量的一种方法就是改变镜头的焦距。焦距越短，到达胶片的光量越多。但是改变到达胶片光是的另外一种方法是什么呢？人们或许会想到改变同一只镜头的光圈大小，光圈越大，到达胶片的光量就会越多。

糊涂了吧？如果每次拍照时不得不考虑两个变量---焦距和光圈来计算曝光是不是会让人神经错乱？幸亏有这样一种体系，它把两个变量综合成了一个简单的数字。这个体系就是我们已经熟悉了的f值体系。应用这一体系后，所有了解的有关到达胶片光是的因素就只是一个数字。考虑曝光时，就不必再计算焦距和光圈之间复杂的关系了。

例如，f/8的光圈就代表到达胶片的一个确定的光量。这一数字已经把镜头的焦距和光圈的大小两项因素考虑在内了。任何两只将光圈设置为f/8的镜头，它们让胶片所接纳的光量都是完全相等的。

类似地，f/16所代表的是到达胶片的另外一个光量，它同样也包括了焦距和光圈的因素。任何两只光圈设置为f/16的镜头，让胶片所接纳的光量都是一样的。

所有的f值都是如此。这一体系用简单的单个数字解决了人们在设置曝光量时所要进行的计算难题。现在人们所要做的就是让测光表告知对任何镜头使用哪个f值，然后据此对镜头进行设置。

所以，如此美妙的f值体系给人们提供了一种不必顾及所使用的照相机的镜头而计算正确曝光量的方法。f/8就是f/8，不用考虑照相机或镜头；同样的，f/16就是f/16。在此，f值成为摄影里面所必需的工具。