La lunghezza focale di una lente è la distanza tra il piano focale e il centro della lente; trattandosi di una lunghezza si misura in millimetri.
La lunghezza focale viene definita facendo riferimento alla posizione che la lente deve assumere per dare un'immagine perfettamente a fuoco di un oggetto posto a distanza infinita. Se si vuol mettere a fuoco un oggetto a distanza finita si deve allontanare la lente dal piano focale e dunque a stretto rigore la lunghezza focale di una lente è variabile!
Una lente singola non è in grado di fornire una qualità accettabile per un obiettivo fotografico, che è in genere composto da molte lenti; si definisce allora la lunghezza focale di un obiettivo come quella della singola lente necessaria per fornire un'immagine di dimensioni uguali a quelle dell'immagine fornita dall'obiettivo.
Ne segue che, paradossalmente, un obiettivo fotografico può essere molto più lungo o molto più corto della sua lunghezza focale; di norma gli obiettivi grandangolari hanno lunghezza maggiore della loro focale; i teleobiettivi hanno lunghezza minore della loro focale.
Spesso si tende a confondere il concetto di lunghezza focale con quello di angolo di campo; essendo stato per decenni il formato 35mm il più diffuso nel mondo della fotografia, si tende p.es. a pensare che una lunghezza focale di 100mm (che dà un angolo di campo di 27º nel 35mm) sia una caratteristica di un medio teleobiettivo; ma questo è vero solo nel formato 35mm!! In formati maggiori un obiettivo da 100mm ha un angolo di campo ovviamente molto maggiore e non ha più l'effeto di un medio tele. Analogamente in un formato più piccolo come quelli delle compatte digitali un obiettivo da 100mm diventa un supertele.
È pertanto piuttosto discutibile l'abitudine ormai invalsa di fornire per gli obiettivi usati dalle fotocamere digitali una lunghezza focale equivalente, cosa che può indurre a pensare che cambiando formato la lunghezza focale di un obiettivo cambi! Qualcuno p.es. potrebbe arrivare a pensare che un teleobiettivo di 150mm si trasformi miracolosomente in un 300mm quando lo si usa nel formato 4:3!! In realtà l'obiettivo resta un 150mm del quale viene utilizzata solo la parte centrale (come avviene nel cosiddetto zoom digitale); la risoluzione e la qualità ottica dell'obiettivo non può certo cambiare!
In realtà la lunghezza focale è una proprietà intrinseca dell'obiettivo e non cambia passando da un formato a un altro!!
1 Nota la distanza focale f calcolare le dimensioni dell'immagine della Luna.
L'angolo α sotto il quale vediamo la Luna dalla Terra può essere preso da un almanacco astronomico che fornisce questo dato giorno per giorno; in effetti gli almanacchi forniscono il semidiametro angolare della Luna e cioè l'angolo sotto il quale vediamo il raggio della Luna.
Per il 20 aprile 2005 tale angolo è di 15.0' (minuti di angolo, alias sessantesimi di grado). Dal disegno a destra (selezionabile dalla tendina) si vede che l'immagine della Luna sul piano focale è ha un raggio r pari al prodotto della focale per la tangente dell'angolo. La tangente è una funzione goniometrica che si può facilmente calcolare con una qualsiasi calcolatrice scientifica (compresa quella di Windows!). In formule è:
$ r = f \tan(α) $
Se per esempio la focale della lente è 300 mm si ottiene la dimensione per il raggio della Luna:
$ r = 300 \tan(0° 15') = 1,3 mm $
Dunque il diametro dell'immagine della Luna sul piano focale è del doppio di questo valore: 2.6 mm
È importante notare che questo valore dipende solo dalla focale dell'obiettivo, non dalla fotocamera e dal suo formato. Quindi un obiettivo da 300 mm darà su qualsiasi fotocamera una Luna di 2,6 mm; l'unico problema cambiando fotocamera e formato del sensore (o della pellicola) si avrà se il formato è troppo piccolo e quindi la Luna non ci entrerà completamente.
Ovvio che se si vuole un'immagine della Luna più grande occorre una lente con maggior distanza focale. I telescopi a lenti (galileiani) e i teleobiettivi sono appunto dispositivi ottici con grande lunghezza focale.
