我国有出古戏叫《游龟山》,剧中男主人公赠给女主人的定情物,是一只具有特殊功能的杯子,当斟酒入杯,见有彩蝶飞舞,一当酒尽杯空,彩蝶也就不见了。这只杯子实在奇妙,所以戏名也就改叫《蝴蝶杯》了。
这种杯子,并非文人、剧作家的虚构。几年前,山西省侯马市还仿制成功了。有的用美人头代替蝴蝶,制成“美人杯”,深受人们的欢迎。
这种杯的杯身比较深,犹如一只反口金铃安在高高的杯脚之上。在杯底中心嵌入一个凸透镜,在杯脚里面的某一点上,以极细的弹簧挂上一只彩色小蝴蝶(或小金鱼),使它位于凸透镜的焦点之外而接近焦点。当往杯里斟酒或水时,酒(或水)与凸透镜上表面形成一个平凹透镜,这个平凹透镜与凸透镜组合成复合透镜,它的焦距大于凸透镜的焦距。
要揭开蝴蝶杯之谜,我们从放大镜(凸透镜)的成像说起,用放大镜看书,当文字位于放大镜焦点之内时,放大镜将文字形成一个放大的虚像(位于放大镜下方),眼睛通过透镜看文字的虚像,这时虚像到眼睛的距离为25厘米,看起来最清楚,称之为明视距离。把放大镜往眼睛这侧移动,移到某个位置之后,便看不见文字了,此刻文字位于放大镜的焦点之外而小于两部的焦距,将形成文字的放大实像,实像位于放大镜上方(与眼睛同侧),由于像不在明视距离上,所以看不见文字。蝴蝶杯的成像与此相仿。空杯时,蝴蝶位于凸透镜焦点之外而接受焦点,所以看不见它。斟酒(或水)入杯之后,由于复合透镜的焦距变长了,使得蝴蝶位于焦点之内,因此能看见蝴蝶。将杯子拿在手中,细弹簧上的小蝴蝶总会有微小的颤动,它的放大像便翩翩起舞了。