光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)或數(shù)值孔徑FDA59N30可用來表述光學(xué)系統(tǒng)對(duì)輻射的會(huì)聚能力。F數(shù)定義為系統(tǒng)的等效焦距與入瞳直徑(有效孔徑)之比,記作F或式中J為光學(xué)系統(tǒng)的焦距;D為光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)孔徑。F數(shù)的倒數(shù)也稱相對(duì)孔徑。

   需要指出的是,這里直接用r表示光學(xué)系統(tǒng)的焦距,沒有區(qū)分物方焦距和像方焦距,是因?yàn)樵谕ǔ５膽?yīng)用中,實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的物方和像方介質(zhì)相同,故而公式(3-12)中光學(xué)系統(tǒng)的物方焦距和像方焦距在數(shù)值上是相等的,通常情況上說焦距時(shí)不予區(qū)分。

    最后一個(gè)光學(xué)表面與后焦點(diǎn)間介質(zhì)(像方空間介質(zhì))的折射率;叻′為會(huì)聚在焦點(diǎn)的光束的孔徑角(會(huì)聚光束與光軸的夾角)。數(shù)值孔徑NA和F數(shù)都可用來表示光學(xué)系統(tǒng)的聚光能力,通常物在有限遠(yuǎn)時(shí),如顯微系統(tǒng),較多使用數(shù)值孔徑NA;而物在無窮遠(yuǎn)時(shí),如望遠(yuǎn)系統(tǒng),較多使用F數(shù)。

   若光學(xué)系統(tǒng)在空氣中使用,乃′=1,利用近軸光學(xué)理論做近似處理,可以得出光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)和數(shù)值孔徑的換算關(guān)系通常數(shù)值孔徑NA越大,即F數(shù)越小的光學(xué)系統(tǒng)的聚光能力越強(qiáng)。從公式(3-30)可知,理論上數(shù)值孔徑的最大值為1,即理論上光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)最小值為0.5,其物理意義是在焦點(diǎn)形成的光錐具有180°的角度。由于像質(zhì)太差,F數(shù)為0.5的光學(xué)系統(tǒng)是沒有實(shí)用價(jià)值的。