¿La captación general de luz de una lente solo depende de la apertura?

Esencialmente sí, la capacidad de captación de luz de una lente está determinada por su apertura máxima. Las tasas de transmisión de los materiales utilizados también tienen un efecto, pero es muy pequeño.

Su intuición es correcta en el sentido de que esperaría que una lente de gran apertura tuviera un cilindro grande, sin embargo, la apertura se especifica como una relación del tamaño *aparente** de la apertura de la lente dividida por la distancia focal. Por lo tanto, un objetivo de 200 mm f/2,0 debe tener un elemento frontal lo suficientemente grande como para ver una apertura de 200/2,0 = 100 mm, por lo que el cañón debe tener al menos 10 cm. Sin embargo, un 20 mm f/2.0 solo parece tener una apertura de 10 mm, que es pequeña en comparación con la mayoría de los tamaños de lentes.

Para complicar las cosas, los lentes gran angular necesitan elementos frontales más grandes que los dictados por su apertura para evitar viñetas en el marco. Para distancias focales más cortas que aproximadamente 50 mm, los tamaños de las lentes aumentan a medida que la distancia focal disminuye a pesar de las aperturas y, por lo tanto, la capacidad de captación de luz también disminuye.

Aquí hay un buen ejemplo, esta lente Nikon es solo f/2.8:

pero es absolutamente enorme, debido a su naturaleza extrema de gran angular.

* tenga en cuenta que 100 mm f/2.0 no significa que la abertura física en el medio de la lente tenga un diámetro de 50 mm, solo que la imagen de dicha abertura cuando se ve a través del frente de la lente parece tener 50 mm de diámetro. La abertura real suele ser más pequeña, pero el elemento frontal de la lente tiene que ser lo suficientemente grande para adaptarse a su tamaño teórico.

Tiene casi razón en que el diámetro físico de la lente tiene un efecto directo en las propiedades de captación de luz de la lente.

Sin embargo, también debe tener en cuenta la distancia focal de la lente.

Las matemáticas son bastante sencillas:

Apertura máxima (F-Stop) = Distancia focal / Diámetro de la lente

Como ejemplo, elijamos f/4 ya que es un buen número redondo fácil...

• Para lograr f/4 por ejemplo a 400 mm, el diámetro de la lente será de 100 mm.
• Para lograr f/4 a 100 mm, el diámetro de la lente tendría que ser de 25 mm.
• Para lograr f/4 a 50 mm, el diámetro de la lente será de 12,5 mm.

Entonces, digamos, una lente de 50 mm, para lograr f / 0.95 como indicó en su pregunta, y como esto es menos de f / 1, el diámetro de la lente en realidad deberá ser un poco más grande que la distancia focal de la lente en 52,63 mm.

Tenga en cuenta que puede ser más fácil cambiar la ecuación a:

Diámetro de la lente = Distancia focal / Apertura máxima (F-Stop)

Entonces, en cuanto a su pregunta original sobre una lente f / 0.95 que no es mucho más grande que una lente af / 2.8, debe asegurarse de que ambas lentes tengan la misma distancia focal. Entonces vería que el 0.95 era de hecho más grande que el 2.8, y usando la ecuación anterior, puede calcular exactamente cuáles deberían ser los diámetros de las lentes físicas en cada uno ;-)

¿¿¿Espero que tenga sentido???

Otros ya han explicado la diferencia entre pupila de entrada y lente frontal. Me gustaría agregar una palabra sobre por qué los números F dan el poder de recolección de luz.

La diferencia entre un telescopio y una lente fotográfica es que generalmente usa un telescopio para obtener imágenes de objetos pequeños (pequeños en tamaño angular) . Entonces, su sujeto casi siempre encajará en el campo de visión, independientemente de la distancia focal del alcance. Por el contrario, la mayoría de las veces usa una cámara para capturar una escena completa que llena completamente el encuadre. Luego, las distancias focales más cortas te permiten capturar más de la escena... ¡y por lo tanto más luz!

Esto hace una gran diferencia en la forma en que se aprecia el "poder de captación de luz". Para un astrónomo, el poder de recolección de luz es la capacidad de un telescopio para recolectar flujo luminoso de una pequeña fuente que proporciona una iluminancia dada en la tierra. Por tanto, es equivalente a la superficie de la pupila de entrada. Para un fotógrafo, el poder de captación de luz es la capacidad de una lente (o cámara) para captar el flujo luminoso de una escena ampliada con una luminancia media dada . Entonces depende tanto de la pupila de entrada como del campo de visión. Es por eso que usamos números f en lugar de diámetros de apertura sin procesar.

Consulte también esta respuesta a una pregunta relacionada .

Piense en detener su telescopio. Muchos visores vienen con tapas de lentes que tienen un orificio circular cortado en el centro con una tapa secundaria sobre eso.

Si opera su visor con la tapa de la lente ENCENDIDA pero la tapa secundaria APAGADA, ahora ha detenido su visor. Su visor f8 ahora podría ser, digamos, un visor f20 sin ningún cambio en el diámetro de la lente del objetivo . Esto realmente me asustó desde que comencé con los telescopios antes que con las cámaras y tenía exactamente la misma confusión que tú.

¿Tienes una vieja cámara de película de 35 mm sentada? Abra la parte posterior y mire a través de la lente, esencialmente, su ojo ahora es la película. Presiona el obturador. Verá un breve destello de luz a través de la abertura mayormente circular. (Aún mejor, establezca la velocidad de obturación lenta para que el flash breve sea menos breve). Ahora juegue con la configuración de apertura, compare, digamos f2.8 con f16. ¿Observe cómo cambia el tamaño del agujero circular?

Si no tiene una cámara de película antigua, intente esto con su DSLR, pero mirando hacia el frente, busque algo para cambiar dentro de la lente, centro directo, mientras juega con la apertura.

Las cámaras se detienen mucho. Debe hacer esto tanto para cambiar la duración de la exposición como para controlar la profundidad de campo.

Los telescopios rara vez se detienen. Probablemente solo quieras hacerlo para la observación solar o lunar. ¿Por qué? No necesita la luz adicional, pero a menos que tenga un refractor APO, detenerlo disminuirá considerablemente la aberración cromática. Tuve la oportunidad de ver el telescopio Galileo en Filadelfia. Tenía quizás de 1 a 1,5 pulgadas de diámetro, pero se redujo a algo diminuto, ¡como 0,5" más o menos! Esto se hizo para reducir las aberraciones en sus lentes primitivos.