简短回答
F值用于衡量相机镜头的集光能力。它的计算方法是将光学系统的焦距除以入瞳直径。你经常会看到它写作一个小写的斜体 f 后跟一个斜杠和一个数字，例如 f/2。
工作原理
F值也被称为焦比、f比或光圈级数。它在数学上是相对光圈的倒数，相对光圈即光圈直径除以焦距。由于这种反比关系，较低的F值会产生较大的相对光圈，从而让更多光线进入。相反，较高的F值会产生较小的相对光圈，从而减少进光量。
在相机镜头内部，可调节的光圈叶片改变了光圈孔径和入瞳的大小。这种机械调整让你可以根据创作需要更改F值。虽然F值表示集光能力，但它仍然是一个近似值，因为它忽略了对焦距离和光线透射率。当这些因素很重要时，摄影师会转而依靠工作F值或T档。
具有较高F值的镜头会在胶片或数字传感器上投射出更暗的图像。具体来说，图像亮度会根据F值的平方而降低。例如，设置为 f/2 的 100 mm 镜头，其入瞳直径是同一镜头设置为 f/4 时的两倍，面积是其四倍。这意味着 f/2 的设置允许四倍的光线进入。
档位（Stop）用作测量曝光比率的单位，每增加一档，光强度就会加倍，每减少一档，光强度就会减半。传统的F值遵循基于根号2的幂次的几何级数，从 f/1、f/1.4、f/2、f/2.8、f/4 等值开始向外延伸。该序列中的每一步降档都会通过将瞳孔的物理直径缩小约 0.7071 倍来使光强度减半。
如何使用
- 控制进光量。在暗光环境下选择较低的F值以让更多光线到达传感器，或者在明亮环境中选择较高的F值来限制光线。
- 调整曝光值。将镜头设置改变整整一档，会使进入的光量改变两倍。
- 管理快门速度。通过缩短曝光时间来补偿更大的光圈开度，以保持整体曝光平衡。
- 使用标准序列。依靠标准的F值增量（如 f/2、f/2.8、f/4 和 f/5.6）来预测你正在增加或减少多少光线。
- 考虑焦距。请记住，具有相同F值的更长焦镜头具有更大的物理瞳孔，并且可以从给定主体收集更多总光量。
示例
如果你正在使用 100 mm 镜头以 f/2 拍摄人像，那么较大的物理光圈进光量是同一镜头在 f/4 设置下的四倍。为了在从 f/4 切换到 f/2 时保持曝光平衡，你必须将快门时间缩短四倍。
当比较不同的焦距时，设置为 f/4 的 200 mm 镜头具有 50 mm 的入瞳，其面积是设置为 f/4 的 100 mm 镜头的四倍。虽然 200 mm 镜头从单个主体收集的光线多四倍，但它投射的图像面积也是总面积的四倍，从而产生相同的整体图像亮度。
常见错误
- 忽略焦距。不要假设不同焦距镜头上的相同F值会产生相同的物理入瞳尺寸。
- 混淆物理光圈与曝光级数。请记住，物理光圈是镜头内部的不透明屏障，而曝光级数是光线测量的相对单位。
- 错误计算光线比例。避免认为线性变化等于曝光变化，因为光强度随F值的平方而变化。
- 忽视倒易律。请记住，极长或极短的曝光可能会遭受倒易律失效的影响，此时标准档位数学计算的准确度会降低。
- 忽视透射损失。如果镜头玻璃吸收和光线透射效率对你的工作至关重要，请不要完全依赖标准F值。
快速检查清单
- 确定你当前的镜头焦距和最大入瞳直径。
- 确定目标曝光和亮度所需的F值。
- 检查你的相机设置是整档、半档还是分数档增量。
- 调整快门速度以匹配对光圈所做的任何更改。
- 验证你选择的光圈是否符合标准几何F值序列。
- 如果极端的微距对焦距离改变了你的光线水平，请考虑工作F值。