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通过肉眼观察，曜变残盏表面的主要特征包括：
斑核分布在内外壁的表面，多呈椭圆形。斑核为灰黑色，本身没有彩色，也不会变色。在光照下，斑核周缘光晕的颜色有角度依赖性。俗称的斑纹或曜斑即为斑核及其周缘一圈光晕的统称。
在斑核较为密集的地方，斑核间可见连成片的较大面积的彩色区域，还可以观察到与釉流淌方向一致的彩色条纹，颜色有角度依赖性。
曜变残盏内壁几乎遍布彩色，彩色区域显现有方向性的条纹，且条纹也呈现各种颜色；外壁大部分区域为黑釉，黑釉表面流纹明显，开口小气孔多，仅斑核周缘有彩色光晕。
在阳光下或良好光照条件下转动曜变残盏，或者将盏倾斜并调整视角，可观察到内壁斑核周缘光晕和彩色区域的颜色与光泽随之发生变化，类金属光泽闪烁，光彩夺目，缤纷的炫彩变幻莫测，若隐若现。绚丽的虹彩色围绕着一个个深邃的灰黑色斑核，“碗中宇宙”名不虚传。在物理学里，有角度依赖性的颜色被称为虹彩色，光晕、条纹和彩色区域都有虹彩色存在。
曜变残盏内壁的斑核数量相当多，从内底一直到口沿附近都有斑核分布，内底上方有比较醒目的2圈密集排列的斑核。内壁肉眼可见的斑核约为460个，斑核尺寸有大有小，多以集群形式存在，或稀疏，或密集，无一定规律。其中最大斑核的尺寸约为长径8 mm×短径5 mm，最小斑核的直径约1 mm；而外壁只有寥寥69个斑核，其中最大斑核的尺寸约为长径5 mm×短径4 mm，最小斑核的直径约1 mm。按照此盏缺失1/3估算，如果此盏是完整的，内壁应该有约680个斑核，外壁应该有约100个斑核。
曜变残盏与现存日本的3个完整曜变盏在外观上各有特点，在斑核形态和分布规律方面有差异。其共同点是4个曜变盏内壁均有众多斑核，而外壁仅有少量稀疏分布的斑核。