光学系统的F数或数值孔径FDA59N30可用来表述光学系统对辐射的会聚能力。F数定义为系统的等效焦距与入瞳直径(有效孔径)之比,记作F或式中J为光学系统的焦距;D为光学系统的光学孔径。F数的倒数也称相对孔径。

   需要指出的是,这里直接用r表示光学系统的焦距,没有区分物方焦距和像方焦距,是因为在通常的应用中,实际光学系统的物方和像方介质相同,故而公式(3-12)中光学系统的物方焦距和像方焦距在数值上是相等的,通常情况上说焦距时不予区分。

    最后一个光学表面与后焦点间介质(像方空间介质)的折射率;叻′为会聚在焦点的光束的孔径角(会聚光束与光轴的夹角)。数值孔径NA和F数都可用来表示光学系统的聚光能力,通常物在有限远时,如显微系统,较多使用数值孔径NA;而物在无穷远时,如望远系统,较多使用F数。

   若光学系统在空气中使用,乃′=1,利用近轴光学理论做近似处理,可以得出光学系统的F数和数值孔径的换算关系通常数值孔径NA越大,即F数越小的光学系统的聚光能力越强。从公式(3-30)可知,理论上数值孔径的最大值为1,即理论上光学系统的F数最小值为0.5,其物理意义是在焦点形成的光锥具有180°的角度。由于像质太差,F数为0.5的光学系统是没有实用价值的。