在多数变焦镜头里,焦距变长时光圈变小是由多个因素共同导致的。从光学原理角度来看,光圈大小通常用光圈值F表示,它的计算公式是F = f/D,其中f是焦距,D是镜头的有效通光直径。当焦距f变长时,如果要保持光圈值不变,也就是光圈大小不变,那么有效通光直径D就得随之增大。然而,镜头的设计和制造存在物理限制,增大有效通光直径并非易事。随着焦距变长,为了保证镜头的便携性和可制造性,有效通光直径难以按照焦距增长的比例同步增大,这就使得光圈值F变大,也就是光圈变小了。

从成本和实用性方面考虑,制造大口径的镜头需要更精密的光学材料和更复杂的制造工艺,这会大幅增加成本。对于大多数普通用户和一般摄影场景来说,也并非一定需要在长焦距时保持大光圈。所以,为了在成本、体积和性能之间找到平衡,镜头制造商通常会在焦距变长时减小光圈。
此外,镜头的光学结构也会对光圈产生影响。变焦镜头内部有多个镜片组,当焦距变化时,镜片组的位置和间距会发生改变,这会影响光线的传播路径和透过率。在长焦距时,光线传播路径变长,可能会出现更多的光线损失和像差,为了保证成像质量,缩小光圈可以减少这些不利影响。综上所述,光学原理的限制、成本和实用性的考量以及光学结构的影响,共同导致了在多数变焦镜头里焦距变长时光圈变小的现象。