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摄影基本常识 - 光圈
照相机的镜头有一个控制透光量的装置，就叫光圈．光圈开的大，透光量便大；开的小，透光量便小．
但只靠光圈还不能完全描述作用於软片上的光线强度，镜头与软片间的距离也有关系，也就是和镜头的焦距有关系．焦距小光圈离软片较近，光线的作用便较强．什么是光圈
照相机的镜头有一个控制透光量的装置，就叫光圈．光圈开的大，透光量便大；开的小，透光量便小．
但只靠光圈还不能完全描述作用於软片上的光线强度，镜头与软片间的距离也有关系，也就是和镜头的焦距有关系．焦距小光圈离软片较近，光线的作用便较强．
有一个名词－光圈系数，光圈系数是将镜头焦距除以光圈的直径所得的值，用ｆ表示．
例如有甲乙丙三镜头：
甲镜头的焦距为５０ｍｍ，最大光圈直径为２５ｍｍ，则光圈系数是５０／２５＝２ ，我们说它是ｆ２的镜头；
乙镜头的焦距为３５ｍｍ，最大光圈直径为１７． ５ｍｍ，光圈系数是３５／１７．５＝２，我们也说它是ｆ２的镜头；
丙镜头的焦距为１００ｍｍ，最大光圈直径为２５ｍｍ，则光圈系数是１００／２５ ＝４，我们说它是ｆ４的镜头．
乙镜头的孔洞比甲镜头小，但光圈系数相同， 於是透光到软片上的强度是一样；
甲丙镜头的孔洞一样大，但光圈系数不同， 於是透光到软片上的强度是不一样的．
所有相机镜头的光圈都已标准化，就是 f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32等．
光圈的功能有二：
- 控制光量的透入：光线透过镜头射到软片的强度是和光圈系数平方成反比，也就是相邻两级的光圈作用於软片上的光线强度有两倍的关系．ｆ２是ｆ２．８的２倍，ｆ２．８是ｆ４的２倍．
- 调节景深：所谓的景深，就是镜头对焦处前後所能成像清晰的范围，它镜头焦距，光圈，及被摄景物主体的距离有关，镜头焦距越短，光圈越小，被摄物的距离，景深越大清晰的范围越大，反之亦然．
所以就光圈来讲，小光圈景深大，清晰细密的表出远近的明锐感；大光圈景深小，则可使主体突出，表现主体以外前後主题的模糊感．
值得一提的是，若要前後景物都清晰，应使用小光圈，但以小到能涵盖希望的景深即可，不必过小，过小便会受到绕射的影响，反而降低其解像力！
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用过照相机的朋友会发现几乎所有照相机镜头的光圈环上都刻有同一组光圈指数：1.4，2，2.8，4，5.6，8，11,16，22
乍一看，这组光圈指数很不整齐，也不好记。难道照相机的设计师要跟用户过不去吗？
细心的朋友会发现，光圈指数不整齐，却有规律：每隔一个指数，数值都扩大2倍；相邻指数之比都约等于。例如：1.4×≈2,2×≈2.8……为什么要这样设置光圈指数呢?
让我们先看看光圈跟光圈指数的关系吧。调整光圈环，可以选择不同的光圈指数，从而改变镜头里面的光孔直径（光圈），以改变进入镜头的光的能量。你会发现，光圈指数小时，光圈变大。由于单位时间进入镜头的光的能量跟光孔面积成正比，即跟光孔直径平方成正比，而相邻指数之比都约等于，其相邻指数对应的光孔面积之比就约等于2。
现在，我们不难理解照相机设计师的一番苦心了：光圈指数不整齐，为的是使单位时间进入镜头的光的能量变化整齐，即每开大一挡光圈（光圈指数小一档），单位时间进入镜头的光的能量扩大2倍。那么，为什么要调整光圈呢？
我们知道，照相机是利用透镜成像的原理制成的，而像必须成在感光胶片上。当快门打开后，感光胶片要接受一定的光能量（即底片正常曝光），才能得到好的底片。进入镜头的光能首先取决于被摄景物的亮度，而被摄景物的亮度既千差万别，又千变万化。要使曝光正常，就要根据景物亮度的不同来控制进入镜头的光能量。
控制进入镜头的光能量通常靠调节光圈和快门速度来实现的。前面说过，光圈大小可以控制单位时间进入镜头的光的能量，而快门速度可以控制光进入镜头的时间。
在拍摄运动的对象时，如果快门速度太慢，拍出的照片就会模糊不清。提高了快门速度，光进入镜头的时间就变短，只有相应地调大光圈（减少光圈指数），以便加大单位时间进入镜头的光的能量，才能保证获得正常的曝光量。
照相机的快门速度的级别也是按2倍关系设置的：250,125,60,30,15……分别代表1/250秒,1/125秒,1/60秒,1/30秒,1/15秒……于是，快门速度每改变一级，光进入镜头的时间变化2倍。正因为光圈指数和快门速度的级别都是按照2倍关系设置的，才会给用户调节带来方便：如果用户选快门速度为60（1/60秒），光圈指数为11时，底片正常曝光，那么，当他根据需要（如拍摄较快运动的物体）将快门速度改变为125（比原来大一级）时，只需将光圈指数调整为8（光圈也比原来开大一挡），底片依然正常曝光。
现代的照相机，大多是用电子装置自动控制曝光量的，其依据也是这个道理，只不过用户不必去反复调节光圈和快门就是了。
节选自John Shaw’s, Close-up in Nature，中译本
当你在近拍系统中增加延伸筒来获得放大倍率的同时，你将损失一定的景深。这是一个不可避免的光学事实，所以通过缩小光圈到它的最小位置来重新获得失去的景深就显得有意义。当放大倍率接近1×时，这样做不会有任何问题，但是当在较大的放大倍率时，你会发现在获得景深的同时又失去了照片的清晰度。此时你碰到了衍射的问题。
衍射是处理光线在镜头的光圈叶片周围的弯曲路径时遇到的一个物理问题。如果你用一个小孔或最小的光圈离开胶片平面一定的距离，你肯定会遇到麻烦。注意，这里我说的是孔洞离开胶片平面一定的距离，也就是说，当使用较长的延伸筒而且放大倍率较高时，你会经常遇到这个问题，光圈孔离胶片越远，图像的分辨率损失就越大。
F－制光圈只有镜头聚焦于无限远处的才是f-制光圈。一个f-制光圈是镜头焦距和光圈直径的比率，它与实际通过镜头的光线多少无关。我们称光线的实际通过量为传输光圈或t-制光圈。当你把镜头向远离胶片平面的方向移动时，镜头上标的f-光圈与t-光圈二者之间的区别是必须要被考虑的。
考虑这个问题的另一种角度是关于损失在延伸筒中的光圈级数。假设使用一个对称的镜头，在1×的情况下拍摄，两级光圈损失在延伸筒中。如果你的镜头设置在刻度f/16，两档光圈的损失相对于放慢了两级光圈或者通过镜头的有效光圈数为f/32。当然，TTL测光装置会自动考虑到这种光线的变化。
在实际操作中，如果把镜头从相机上取下，并且从前面和后面观察它们时，光圈孔径没有什么不同，则称镜头是对称的。当你从自己镜头的后面观察时，会发现今天已经几乎没有对称的镜头了。微距镜头非常接近对称镜头，速度更快的镜头不再速度慢的老式镜头一样呈对称性了。
取一把尺子，在镜头的前后两端分别测量光圈的直径。如果测量值是相同的，那么它们是对称的，否则就不是对称的，这时以PMF为单位计算镜头的不对称度。PMF是从后部观察到的光圈孔径（出光口直径）与从前部观察到的光圈孔径（进光口直径）之比：
PMF＝出光口直径/进光口直径
现在让我们回到有效f光圈数，看一下PMF如何影响它的。对称镜头的PMF值为1。对于对称镜头，我们用一个公式可以计算出实际使用中的有效f光圈数：
有效f光圈数＝标定的f光圈数×（放大倍率＋1）
假设，标定的f制光圈为f/16，那么放大倍率为1时，实际有效的f光圈数时多少呢？
有效f光圈数＝16×（1＋1）＝32
可以肯定的是，在对称镜头的延伸筒上将消耗两档光圈来达到1×的放大倍率，这是因为有效的f光圈已经变为32了。那么对于非对称镜头又是如何呢？我测量了自己的一只180mmF2.8镜头，PMF值大约是0.5。当这个PMF因素添加到有效f光圈数公式中时，新的公式如下：
有效f光圈数＝标定的f光圈数×【（放大倍率
MF）＋1】
对于180mm镜头，以实物大小拍摄，标定光圈为f/16，此时又如何呢？
有效f光圈数＝16×【（1/0.5）＋1】＝48
这时损失超过3档光圈，而不是对称镜头的2档光圈。但考虑一下放大倍率变大时发生了什么，我试着用最小的f制光圈，刻度为f/32。让我们看看3×放大倍率时的情况：
有效的f制光圈＝32×【（3/0.5）＋1】＝224
这大约比标定的f/32要小5.5档。即使一个真正的对称镜头，在这样的放大倍率时，也将损失4档光圈，所以标定的f/32变成了有效的f/128。
所有这一切导致了分辨率的损失或者记录细节能力的损失。野外工作通常需要使用有较长的焦距的镜头以获得尽可能多的工作距离，但焦距越长延伸筒的尺寸越长。并且所需的延伸筒越多，你的衍射问题就越严重。当我们进入高的放大倍数时，一般总是忘记自己并不是在正常的f-光圈下工作，现在的小光圈已经成为有效果的微孔。正如我前面所说的，衍射是一个由于小光圈孔洞远离胶片平面所造成的问题。作为一个通用的准则，在使用直延伸筒并且放大倍率超过真实尺寸时，避免使用任何一个小于标记为f/16的光圈。
这里有几个方案，但不是所有的都对野外工作很适用。当放大倍率超过1×时，应该倒置镜头，因为这需要较小的延伸筒来达到任何给定的图像尺寸。较小的延伸筒意味着较小的衍射，因为f-制光圈没有改变许多。然而，对于野外工作，我不认为把镜头倒置是一个好方案。
一些物体没有重要的细节，因此分辨率的损失从景深角度讲没有造成多大影响。平滑表面的物体也许会使衍射问题变得毫无意义。
我认为野外工作时最好的方案是，通过采用某些不需要很长延伸筒的途径以获得放大倍率来避免整个问题。它将解决大多数衍射问题，保证取景器中的图像尽可能的明亮清晰，并且使用最快的快门速度可以消除一些倒易率失效问题。那么，最神奇的答案是什么？利用叠加镜头是一种方案（我相信这是最好的一种），另外一种是使用增倍镜。我自己在野外工作时，对于放大倍率为实物大小的，一般采用直延伸筒，对于放大倍率在1×和2×之间的，再加上一个两片组屈光镜作为放大器，而对于超过2×的，我就采用镜头叠加。