光學系統的F數或數值孔徑FDA59N30可用來表述光學系統對輻射的會聚能力。F數定義為系統的等效焦距與入瞳直徑(有效孔徑)之比,記作F或式中J為光學系統的焦距;D為光學系統的光學孔徑。F數的倒數也稱相對孔徑。

   需要指出的是,這里直接用r表示光學系統的焦距,沒有區分物方焦距和像方焦距,是因為在通常的應用中,實際光學系統的物方和像方介質相同,故而公式(3-12)中光學系統的物方焦距和像方焦距在數值上是相等的,通常情況上說焦距時不予區分。

    最后一個光學表面與后焦點間介質(像方空間介質)的折射率;叻′為會聚在焦點的光束的孔徑角(會聚光束與光軸的夾角)。數值孔徑NA和F數都可用來表示光學系統的聚光能力,通常物在有限遠時,如顯微系統,較多使用數值孔徑NA;而物在無窮遠時,如望遠系統,較多使用F數。

   若光學系統在空氣中使用,乃′=1,利用近軸光學理論做近似處理,可以得出光學系統的F數和數值孔徑的換算關系通常數值孔徑NA越大,即F數越小的光學系統的聚光能力越強。從公式(3-30)可知,理論上數值孔徑的最大值為1,即理論上光學系統的F數最小值為0.5,其物理意義是在焦點形成的光錐具有180°的角度。由于像質太差,F數為0.5的光學系統是沒有實用價值的。