”光学系の明るさとは何かを復習しましょう。
紙に300mmF2.8と20mmF2.8の絵を描いてみてください。
(レンズは1枚、平行光束がフィルム面に集まるような絵にしてください)
レンズの径は300mmF2.8が107mm, 20mmF2.8が7mmくらいですね。
当然、レンズからフィルムまでの長さはそれぞれ300mm, 20mmとなります。
で！ですよ、レンズの最も端を通ってフィルムに向かう光と光軸の角度は
何度になってますか？どちらも10度くらいになっているはずです。
そして、この角度が光学系の明るさそのものなのです。
F2.8のレンズなら焦点距離がいくつだろうと同じ角度になります。
これより明るいレンズならこれより大きな角度で入射するし、
これより暗いレンズならこれより小さい角度で入射します。
F値は口径比と言われるように長さと長さの比をとったものであり、
その本質はこの入射角なのです。
そう考えると、バックフォーカスとマウント径が決まれば
そのマウントで達成できる最大の明るさが決まってしまうのも
納得いくのではないでしょうか。

ちなみに全群繰り出しでは焦点距離は変わりません。
(インナーフォーカスやリアフォーカスのように
レンズの一部が動いたときに焦点距離が変わります。）
レンズ全体を繰り出すことによって、上で説明した角度が
どうなるかを考えれば、なぜ暗くなるのかもうお解りでしょう。”