A respiração focada torna a lente mais lenta quando a focagem é fechada?

Ouvi dizer que a distância focal de algumas lentes se tornará visivelmente mais longa ao focar a uma curta distância, um efeito chamado "respiração focada". Como o número f é a distância focal dividida pelo diâmetro da abertura física e o tamanho da abertura não muda, parece lógico concluir que essa lente deve se tornar mais lenta ao focar próximo.

É mesmo verdade ou existe algo que estou ignorando?

Isso é verdade e muito perceptível nas lentes macro. Por exemplo, uma Nikon 105mm f / 2.8 VR (no infinito) é f / 4.8 na sua distância de foco mais próxima de 30cm ou mais.

Vamos analisar o uso de tubos de extensão, em vez de uma lente macro, para que o efeito se torne mais fácil de visualizar.

O f-stop efetivo de uma lente é igual ao f-stop real dos tempos da lente (1 + ampliação / ampliação da pupila). Nas lentes com cerca de 50 mm, a ampliação da pupila é de aproximadamente 1. As lentes mais longas terão uma ampliação menor da pupila e as lentes mais curtas terão uma ampliação maior da pupila. Por exemplo, a Canon 180mm f / 3.5L possui uma ampliação da pupila de 0.5 quando focada em 1: 1.

Então, assumindo um design de lente simétrica com uma ampliação da pupila de 1, temos:

F _e = F _a * (1 + Ampliação)

Agora, se você possui uma lente de 50 mm com tubos de extensão de 50 mm, a ampliação é de 1,0 e o f-stop efetivo (F _e ) é o dobro da lente real. Em outras palavras, você perdeu dois pontos de luz ao fazer isso. O sistema de lentes é realmente mais lento.

Veja dessa maneira: a luz está viajando duas vezes a distância que fazia antes de chegar à mídia. A lei do quadrado inverso faz com que ilumine 4x a área (da qual você se importa apenas com 1x dela) e, novamente, 2 pontos de luz.

Observe que ainda é uma lente de 50 mm neste exemplo. É justo que você tenha trocado uma distância mínima de foco mínima da lente pela capacidade de focar no infinito.

Devo salientar que o exemplo que dei foi com uma lente agradável, simples e simétrica, usada para realizar trabalhos macro.

Quando você tem foco interno (ao invés da velha escola 'mover todo o vidro'), as equações simples das lentes não são mais simples, mas muitos dos princípios ainda estão lá, mesmo quando não se trabalha com uma lente macro. A ampliação do objeto muda e a abertura efetiva muda junto com ela.