Mach-Zehnder-interferometri on laite, jota käytetään tarkkojen optisten mittausten tekemiseen. Se voi osoittaa häiriöitä jakamalla valonsäteen ja mittaamalla vaiheiden siirtymät näiden kahden välillä. Yli sata vuotta sitten laitteen loivat merkittävät fyysikot Ludwig Zehnder ja Ludwig Mach. Monipuolista diagnostiikkatyökalua, Mach-Zehnder-interferometriä käytetään havainnollistamaan esimerkkejä kvanttifysiikasta, aerodynamiikasta ja plasmafysiikasta. Ilmavirrat aerodynaamisten rakenteiden ympärillä ja lämpötilan muutokset, paine ja tiheys kaasumaisissa aineissa voidaan havaita.
Interferometrin peruskomponentit ovat valonlähde, kaksi säteenjakajaa, kaksi peiliä ja kaksi ilmaisinta. Säteenjakaja on useimmiten puoliksi hopeoitu peili, joka taittaa osan valonsäteestä ja heijastaa loput. Valonlähteestä, tyypillisesti laserista, tuleva valo putoaa säteenjakajaan, joka jakaa valon kahteen yhtä voimakasta sädettä. Palkit kulkevat eri suuntiin ja osuvat kahteen peiliin. Jokaisen valonsäteen vaihe muuttuu sen kosketuksesta peilipintaan.
Säteet yhdistetään toisessa säteenjakajassa, ja ilmaisimet auttavat tutkimaan valoväylien vaihe -eroja. Vaihtoehtoisessa järjestelyssä yhdistetyt säteet kulkevat positiivisen linssin läpi aiheuttaen säteiden keskittymisen yhteen pisteeseen. Jos kaikki heijastavat pinnat on kohdistettu siten, että ne ovat täysin yhdensuuntaisia, häiriöiden reunoja ei muodostu, kun palkit yhdistyvät. Jos peilipintojen kulmat kuitenkin eroavat toisistaan edes vähän, yhdistetyt säteet tuottavat häiriöreunuksia. Mach-Zehnder-interferometrin tuottama häiriöhahmo näyttää tummia ja kirkkaita viivoja, joiden voimakkuus vaihtelee.
Laite on erittäin herkkä ja voi toimia jopa tarkana lämpömittarina. Esimerkiksi vedellä täytetty kenno voitaisiin sijoittaa yhden halkeamapalkin reitille, kun taas toinen ilmalla täytetty voitaisiin sijoittaa toiseen polkuun. Nesteiden, kuten veden, taitekerroin riippuu lämpötilasta, ja jos solun vesi kokee pienenkin lämpötilan muutoksen, vaikutus näkyy tuloksena olevassa hapsukuviossa. On mahdollista mitata hyvin pieniä veden lämpötilan muutoksia Mach-Zehnder-interferometrillä.
On tärkeää ymmärtää optiikka, kun käytät Mach-Zehnder-interferometriä tarkkojen mittausten tekemiseen. Kun valo putoaa pinnalle, heijastunut valo siirtyy täsmälleen puoli aallonpituutta, jos pinnan toisella puolella olevalla materiaalilla on suurempi taitekerroin. Jos tämän materiaalin taitekerroin on pienempi, heijastuneessa säteessä ei tapahdu vaihemuutoksia. Kun valo kulkee väliaineesta toiseen, myöskään vaihe ei muutu, mutta säteen suunta muuttuu taittumisen vuoksi.
Mach-Zehnder-interferometriä voidaan käyttää myös kaasujen taitekertoimen tutkimiseen ja jopa esineiden tasaisuuden tarkistamiseen. Levyn tai pinnan optiset epätarkkuudet voidaan mitata myös interferometrin avulla. Jotkut tiedemiehet käyttävät myös interferometriä virtauksen visualisointisovelluksissa käyttämällä valon erottelutekniikkaa muutosten havaitsemiseksi.