Objektiv är vanligtvis glas eller plastmaterial med två ytor genom vilka ljus passerar. De producerar bilder som kan vara förstoringar eller minskningar av ett ämne. En linsyta kan vara platt, konkav eller konvex. I en konvergerande lins konvergerar ljusstrålar som passerar genom linsen vid en kontaktpunkt på motsatt sida. I en divergerande lins framkommer strålar från linsen som om de kom från en kontaktpunkt på motsatt sida. I varje fall är avståndet mellan brännpunkten och linsens vertikala axel brännvidd.

Form

En konvergerande lins ytor är konvexa på utsidan och deras brännvidd är positiva. En linsyta som är konkav på utsidan är en divergerande lins med negativ brännvidd. Krumningsradien för en lins är radien av en imaginär sfär, från vilken linsytan skars.

Refraktionsindex

En linsmaterials optiska egenskap är dess brytningsindex. Först definierad av den nederländska matematikern Willebrord Snellius på 1700-talet är det förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i materialet i fråga. Brytningsindexet för vatten är 1,33 och för glas är det 1,5.

Tunna objektiv

Den optiska axeln för en lins är en rak linje som passerar genom mittpunkten på varje linsyta. En tunn lins har en försumbar tjocklek vid denna punkt jämfört med dess brännvidd. Linsen böjer, eller bryts, lyser direkt i ett centralt plan som är vertikalt mot den optiska axeln. Den ömsesidiga brännvidden hos en tunn lins är lika med brytningsindex multiplicerat med summan av krökningsradien hos varje linsyta.

Huvudplaner

I verkligheten är beräkningarna av Ett linssystemets brännvidd måste ta hänsyn till avståndet mellan linsytorna. Huvudplanen är matematiska begrepp av ytor inom linssystemet där brytning sker. Det enklaste systemet har ett främre huvudplan där en ljusstråle träffar linsen och ett bakre huvudplan där det kommer fram. Dessa plan är vinkelräta mot den optiska axeln och korsar axeln vid huvudpunkter, även kallad nodpunkter.

Tjocka linjer

Gullstrands ekvation, uppkallad efter 1900-talets svenska ögonläkare Allvar Gullstrand, är en matematisk formel för att beräkna brännvidden för en tjock lins. Det relaterar brännvidden för hela linsen till linsens tjocklek vid den optiska axeln, linsmaterialets brytningsindex och brännvidden hos varje yta. Den individuella brännvidden är avståndet mellan varje brännpunkt och dess nodpunkt i linsen.