一、F數
F數、光圈數、相對孔徑的倒數。
F數代表的意義
- F數小（光圈大）、F數大（光圈小）。
- F數又稱為鏡頭速度，F數小的鏡頭速度快。因為拍攝的曝光時間△t 正比於F數的平方。
- F數還能表征鏡頭的分辨率，F數越小，能分辨兩點間的距離越小，即分辨率越高。因為圓孔最小衍射角為：
。所以，像面上能夠分辨得開的兩點間的最小距離可以計算得到：
F數與光能量
一般而言，照相機拍攝物體的距離比較遠，像距近似等於鏡頭焦距
，焦距越大像距越大。而像的面積是與像距的平方成正比的，即像的面積近似與焦距
的平方成正比。
像面接收到的光強正比於 
，即
，正比於相對孔徑的平方。
即，像面接收到的光強反比於F數的平方。
二、光圈
光圈是一個用來控制光線透過鏡頭，進入機身內感光面光量的裝置，它通常是在鏡頭內。表達光圈大小我們是用f值。對於已經制造好的鏡頭，我們不可能隨意改變鏡頭的直徑，但是我們可以通過在鏡頭內部加入多邊形或者圓形，並且面積可變的孔狀光柵來達到控制鏡頭通光量，這個裝置就叫做光圈。
光圈數（F）和光圈是一個反比關系。即F值越小，光圈越大。F值越大，光圈越小。
光圈在拍攝原理圖中的位置：
旋轉鏡頭上的調節環或者數碼相機機身上的旋鈕，可以調節光圈大小：
完整的光圈值系列如下：
光圈【 1/1.0，1/1.4，1/2.0，1/2.8，1/4.0，1/5.6，1/8.0，1/11，1/16，1/22，1/32，1/44，1/64】
光圈的檔位設計是相鄰的兩檔的數值相差1.4倍（2的平方根1.414的近似值）相鄰的兩檔之間，透光孔直徑相差根號2倍，透光孔的面積相差一倍， 底片上形成的影像的亮度相差一倍，維持相同曝光量所需要的時間相差一倍。
這里值得一提的是光圈 F數越小，通光孔徑越大（如右圖所示），在同一單位時間內的進光量便越多，而且上一級的進光量剛好是下一級的兩倍。像面上的光強反比於F數的平方，在相同環境下拍攝同一個物體，后一檔要比前一檔的曝光時間增加一倍 。
例如光圈從F8調整到F5.6 ，進光量便多一倍，我們也說光圈開大了一級。F5.6的通光量是F8的兩倍。同理，F2是F8光通量的16倍，從F8調整到F2，光圈開大了四級。
對於消費型數碼相機而言，光圈 F值常常介於 F2.8 - F11。此外許多數碼相機在調整光圈時，可以做 1/3 級的調整。
光圈大小
光圈越大進光亮越多，光圈小相反，光圈大背景越虛化，光圈小背景越清。
- 大光圈通光量大，可以提升快門速度，在光線不足時更有利於手持拍攝
- 在拍攝運動物體時，大光圈有利於配合高速快門，將運動的物體“凝固”
- 大光圈最迷人的一個特性是：用大光圈拍攝，焦平面上的被攝物清晰，而焦外模糊（也就是人們常說的虛化）
光圈與景深
光圈大（F數小），景深淺；光圈小（F數大），景深深。
患有近視眼不戴眼鏡的話，總是習慣性地眯起眼睛看東西，這樣往往看得清楚一些。這就是：縮小光圈（瞳孔），增加景深。
光圈葉片與衍射
理論上，鏡頭的孔徑應該是圓形，光圈也應該是圓形的，但實際上，目前絕大多數鏡頭的孔徑，在經過光圈機構之后，形狀就不再是完美的圓形，原因是鏡頭需要使用光圈葉片的開合來創造不同尺寸的光圈（通光孔徑）。
結果，經過光圈葉片的控光（遮擋），光圈的形狀就變成一個多邊形，例如六角形或八角形，而不是一個完美的圓形。
此時就產生了各種衍射（Diffraction，又稱繞射）現象。衍射，是指波（光線光波都是“波”的一種）遇到障礙物時偏離原來直線傳播路徑的物理現象。
在經典物理學中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后，會發生不同程度的彎散傳播。假設講一個障礙物（光圈機構）放在光源和觀察屏（影像傳感器或膠片）之間，則會有光亮區域和陰暗區域出現於觀察屏，此時的明暗區域邊界就會出現“不銳利”但明暗相間的復雜圖樣。此時的衍射，則會根據障礙物的形狀，進而出現圓孔衍射、單縫衍射和衍射光柵等不同現象。
以鏡頭的光圈來說，就會因為光線經過兩片相鄰的光圈葉片重疊位置所形成的一個尖銳起角或邊緣，而產生由多種衍射現象疊加而成的成像效果。
鏡頭光圈組件中的葉片數量、形狀和開合角度，決定了光圈機構所形成的光孔的“圓”的程度，同時也由此決定了衍射現象對成像分辨率的限制程度，以及“星芒”拍攝效果中的點光源星芒數量、長度和強度。
利用衍射現象對成像分辨率的限制，可以獲得“星芒”效果和背景虛化的點光源光斑。
星芒效果的拍攝有兩種實現方式：1.小光圈；2.星光濾鏡。
這兩種方式，本質上是一樣的，都是利用光波的衍射現象實現。
針對星芒效果：
當光圈葉片數為偶數（雙數）時，拍攝點光源時呈現出來的星芒射線數量與光圈葉片數直接對應，8葉片就會產生8道星芒射線，16片則會產生16道星芒。
當鏡頭光圈葉片數為單數時，則會呈現出雙倍於光圈葉片數的星芒射線。如9葉片則會拍攝出18道星芒射線。
其次，光圈葉片數越多，形狀設計與其開合角度越匹配（目前多采用犬牙/水滴形狀），其形成的光孔就越接近於圓形，而此時在景深范圍之外的背景或前景點光源被虛化后的光斑的形狀就越容易呈現漂亮的圓形（這里暫不考慮口徑蝕的影響）。
最后，光圈葉片數越多，其結構強度和穩定性越低，設計、制造和維護成本就越高。從某個角度來說，如果一支已被實踐和市場證明了是耐用性高和故障率低的多光圈葉片鏡頭，廠商在其上投入的成本和技術也可以被看作是高昂、可靠、成熟的，這支鏡頭也可以被看作是一支高質量的好鏡頭。
【參考文獻】
光圈數值與光圈大小的關系_百度知道 https://zhidao.baidu.com/question/1799793526429830867.html
F 數_百度百科 https://baike.baidu.com/item/F%20%E6%95%B0/22129903
光圈葉片數量與衍射導致的品質和成像問題 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1593649135402583682&wfr=spider&for=pc