Il componente fondamentale della fotografia è la lente; la lente altro non è che un disco di vetro (o altro materiale trasparente, oggi sono comuni le lenti di plastica) a due facce di forma sferica che devia i raggi luminosi provenienti da un punto e li concentra in un altro punto detto fuoco. In Fisica questo fenomeno si chiama rifrazione e dipende dalla diversa natura del vetro rispetto all'aria; questa differente natura del vetro si misura con un numero detto indice di rifrazione; differenti tipi di vetro hanno diversi indici di rifrazione.

Di norma si considera sempre per primo il comportamento della lente rispetto a un oggetto posto a distanza infinita; nella realtà ovviamente non esistono punti che siano realimente a distanza infinita, mentre in geometria proiettiva tali punti esistono e si dicono punti impropri. Nell'ottica fa comunque comodo considerare punti all'infinito i punti posti a distanza tale da non potersi distinguere dai punti all'infinito.

I raggi luminosi provenienti da un punto all'infinito sono per definizione paralleli; quando tali raggi cadono su una lente (come nel disegno a destra) vengono deviati per rifrazione e, se la lente ha una forma opportuna, passano tutti per uno stesso punto detto fuoco.

I punti all'infinito arrivano da diverse direzioni; per ogni direzione vi sarà quindi un diverso fuoco. Se la lente è costruita opportunamente tali punti cadono tutti sullo stesso piano, detto piano focale.

Un comportamento del tutto simile si ha con un oggetto a distanza finita; nel disegno a destra (selezionabile dal menu a tendina) l'oggetto è AP è posto a distanza d dalla lente. Per ottenere un'immagine a fuoco dell'oggetto si dovrà aumentare un poco la distanza focale rispetto all'infinito. Tutti i raggi luminosi uscenti dal punto A vanno a cadere su A', e i raggi uscenti da P vanno su P'. Si noti che sul piano focale si ottiene un'immagine capovolta dell'oggetto AP.

Se per esempio si pone una lente davanti a una parete bianca a una distanza pari a f si osserva sulla parete un'immagine capovolta della scena davanti alla lente. Meglio ancora se si inserisce la lente su una faccia di una scatola di cartone nero lunga f e la faccia opposta è sostituita da un vetro smerigliato. Sul vetro si vedrà l'immagine nitida della scena di fronte alla scatola. Una tale scatola è nota come camera oscura ed è in pratica la più elementare delle fotocamere.

I parametri fondamentali di una lente sono due:

Per concludere va detto che una sola lente a facce sferiche non è in grado di fornire immagini di qualità accettabile per uso fotografico. Per questo di solito si combinano insieme diverse lenti sferiche ottenendo l'obiettivo fotografico.

Si potrebbe usare la funzione tangente, ma non è necessario; infatti i due triangoli rettangoli CAP e CA'P' sono simili (gli angoli in C sono opposti al vertice e quindi uguali), e quindi i lati sono proporzionali.

Convertendo tutte le distanze in mm, si ha la proporzione:

300 : x = 10: 50000

che risolta dà x = 150000mm = 150m