¿Por qué no existe una relación aparente entre la distancia focal y el tamaño físico de la lente?

Esto se debe a que las lentes están hechas de un conjunto complejo de elementos que interactúan.

La distancia focal coincidiría con el tamaño de la lente más la distancia de la brida si estuviera hecha de un solo elemento óptico. Esto crearía una lente con fuertes aberraciones que conducirían a una mala calidad.

Los teleobjetivos son, por definición , objetivos más cortos que su distancia focal. Los lentes gran angular plantean un problema de diseño, ya que a menudo necesitan una distancia focal más corta que la distancia de brida, por lo que, como su 20 mm, a menudo usan un diseño de teleobjetivo inverso para hacer posible un gran angular.

Los zooms obviamente complican las cosas y tienes lentes que se acortan a medida que acercas el zoom o algunos que no cambian de longitud en absoluto.

La distancia focal se basa en una lente delgada teórica (una lente de un solo elemento que tiene un espesor mínimo). La distancia focal se define como la distancia detrás de la lente a la que se enfocarán los rayos colimados que golpean la lente.

Las lentes modernas tienen varios elementos colocados en grupos que hacen converger o divergir los rayos de luz. La distancia focal efectiva de todo el sistema de una lente es equivalente a la lente delgada antes mencionada en términos de la distancia desde el punto nodal de la lente hasta el plano de la película/sensor, y se mide cuando la lente está enfocada al infinito.

En los teleobjetivos , el punto nodal está más allá del elemento frontal del objetivo. Las lentes de gran angular, como la lente de 20 mm que mencionó, se montan más adelante que la distancia focal de la lente y el punto nodal se encuentra entre la lente completa y el plano de la película/sensor. Una lente de este diseño se conoce como retrofocal .