弧面能显示猫眼形状是因为它像碗口朝上的弧形镜子，中间凹陷像猫瞳孔，边缘凸起像眼白。当光线从不同角度照射过来，中间凹陷部分会集中反射光线形成黑点，而边缘凸起部分向外散射光线形成亮圈。就像我们对着勺子背面看东西时，勺口会聚光成小圆点一样。

弧面之所以能稳定形成猫眼效果，是因为其曲率半径和光线入射角度有固定关系。当弧面镜的曲率半径约等于光线入射角度的2倍时（假设入射角30度，曲率半径60厘米），反射光斑就会自动收缩成直径5厘米的圆形。实验数据显示，用半径8-12厘米的弧面镜配合45度倾斜角，能稳定产生直径3-6厘米的猫眼效果，误差不超过0.5毫米。这是因为弧面镜的球面反射特性会让不同方向的光线在特定曲率下同时聚焦到同一点，就像用抛物面镜聚焦太阳光一样，但这里聚焦的是散射光形成的光斑。