Acho que a confusão é o que é o valor "f"
o valor "f" é uma medida RELATIVA da passagem e da quantidade de luz que chega ao sensor, e depende da abertura do diafragma e da distancia que a luz percorre até chegar no foco, ou seja ... a distancia focal
f=abertura/distancia focal
exemplo:
uma lente de 50mm (Dist focal) que tem um f de 2.0, tem uma abertura da lente máxima de 25mm. Por esses 25 mm passa uma quantidade de luz que vai chegar ao sensor da camera.
Se essa mesma lente for uma lente zoom, 50-100mm, quando estiver utilizando a distancia focal de 100mm, e a abertura máxima CONTINUAR sendo de 25mm, porém como eu aumentei a distancia focal, aumento também a distancia que a luz percorre ate chegar no sensor, entao meu valor f passa a ser 4.0, ou seja, chega a metade da luz com a mesma abertura máxima da lente (25 mm)